[发明专利]一种UPFC交互影响强弱随工况变化的评定方法

摘要

本发明公开了一种UPFC交互影响强弱随工况变化的评定方法，基于电力系统线性化模型得到系统频域传递函数，进而得到相对增益矩阵(RGA)，通过比较分析相应RGA矩阵元素而得出最终结论。本发明的UPFC交互影响评定算法，通过对UPFC安装线路上由UPFC调节的输送有功和无功水平，以及安装母线上由UPFC控制达到的电压水平这三种工况下对UPFC各控制回路间的交互影响强弱进行量化分析，为避免由UPFC控制器交互影响而导致的系统不稳定提供了合理的参考依据。

主权项

一种UPFC交互影响强弱随工况变化的评定方法，其特征在于：依据含UPFC控制器的全系统线性化模型，利用相对增益矩阵理论分别计算不同工况下各UPFC控制回路的相对增益矩阵RGA，比较相对增益矩阵RGA中相应元素大小，进而评定各UPFC控制回路的交互影响强弱，具体包括步骤如下：(1)收集系统中发电机与励磁系数数据、输电线路数据以及UPFC数据，并分别计算不同工况下各UPFC控制回路的变量稳态值，变量包括有功潮流P_Et、无功潮流Q_Et和并联侧换流器的输出电压V_E；(2)根据步骤(1)收集的数据计算含UPFC控制器的全系统线性化模型：$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{X}=AX+BU\\ Y=CX+DU\end{array}\right.$式中：是X的一阶导数，X＝[x₁ x₂ x₃ x₄ x₅]^T＝[Δδ Δω ΔE_q ΔE_fd ΔV_DC]^T为系统状态变量矩阵，Δδ、Δω、ΔE_q、ΔE_fd和ΔV_DC分别为线性化后的发电机功角、发电机转速、发电机交轴电动势、发电机励磁电动势和直流电容电压；Y＝[y₁ y₂ y₃ y₄]^T＝[ΔV₃ ΔV_DC ΔQ ΔP]^T为系统输出变量矩阵，ΔV₃、ΔV_DC、ΔQ和ΔP分别为线性化后的UPFC安装母线处电压、直流电容电压、有功潮流和无功潮流；U＝[u₁ u₂ u₃ u₄]^T＝[Δm_E Δδ_E Δm_B Δδ_B]^T为系统控制变量矩阵，Δm_E、Δδ_E、Δm_B和Δδ_B分别为线性化后的UPFC并联电压源逆变器的幅值调制比率、并联电压源逆变器的相位角、串联电压源逆变器的幅值调制比率和串联电压源逆变器的相位角；A、B、C和D为系数矩阵；(3)计算不同工况下系统稳态时的传递函数：G(s)＝Y(s)/U(s)＝[C(sI‑A)^‑1B+D]，s＝0其中：s为频域自变量，I为单位矩阵；(4)计算不同工况下各UPFC控制回路的相对增益矩阵RGA：$RGA=G\left(0\right)\⊗{\[G^{-1}\left(0\right)\]}^T=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\λ}}_{11}& {\mathrm{\λ}}_{12}& {\mathrm{\λ}}_{13}& {\mathrm{\λ}}_{14}\\ {\mathrm{\λ}}_{21}& {\mathrm{\λ}}_{22}& {\mathrm{\λ}}_{23}& {\mathrm{\λ}}_{24}\\ {\mathrm{\λ}}_{31}& {\mathrm{\λ}}_{32}& {\mathrm{\λ}}_{33}& {\mathrm{\λ}}_{34}\\ {\mathrm{\λ}}_{41}& {\mathrm{\λ}}_{42}& {\mathrm{\λ}}_{43}& {\mathrm{\λ}}_{44}\end{array}\right]$${\mathrm{\λ}}_{ij}=\frac{{(\∂y_i/\∂u_j)}_{u_i=const}}{{({\mathrm{\αy}}_i/\∂u_j)}_{y_i=const}}$其中：i＝1,2,3,4，j＝1,2,3,4，表示两个矩阵的对应元素相乘；λ_ij表示由第j个控制变量u_j和第i个输出变量y_i构成的UPFC控制回路u_j→y_i，u_i＝const表示u_i为常数，y_i＝const表示y_i为常数；表示UPFC控制回路u_j→y_i在其他UPFC控制回路均开环时的增益，表示UPFC控制回路u_j→y_i在其他UPFC控制回路均闭环时的增益；(5)比较相对增益矩阵RGA中相应元素λ_ij大小，进而评定各条UPFC控制回路的交互影响强弱，λ_ij越接近1，表明UPFC控制回路u_j→y_i受其他UPFC控制回路的影响越弱。