一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，方法包括：确定系统动态和静态过程中的传递函数；根据TLS‑ESPRIT识别传递函数，获取系统振型；根据系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案；根据传递函数和初步配对方案计算控制回路间的ERGA；根据ERGA及初步配对方案确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案。本发明专利技术提供的控制方法通过TLS‑ESPRIT对系统的振型进行分析，确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案，并通过ERGA指标确定最优配对方案。ERGA同时考虑动态和静态的相互作用，以提高系统的不确定性和控制可靠性，增加控制装置的鲁棒性，节约成本，抑制交直流并联输电系统中大电网区域间的低频振荡，适用于各种类型的控制器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制方法
，尤其涉及一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法。
技术介绍
交直流并联输电是一种用高压交流线路和高压直流线路并列输送电能的方式。高压交流线路和高压直流线路的两端均会连接有各种控制设备，各种控制设备通过相互之间的配合能够实现对电流的输送。交直流并联输电在进行远距离输送电能时，若直流侧与交流侧的控制设备之间不相互配合则有可能会由于谐振等原因激发新的振动模式，进而影响输送电能的质量。因此，在进行远距离输送电能时通常需要注意直流侧与交流侧控制设备之间的配合关系，从而才能隔离各控制器之间的不良相互作用，实现恰当的电流集中与分散控制，进而提高交直流并联系统的运行效率。各控制设备之间的配合关系主要体现在控制设备的反馈信号和安装地点，因此，为实现恰当的电流集中与分散控制，需要合理的分配控制设备的反馈信号和安装地点。目前，对于控制设备的反馈信号和安装地点的配对方案，通常依据RGA(RelativeGainArray，相对增益阵列)和DRGA(DynamicRelativeGainArray，动态相对增益阵列)来进行确定。由于大系统存在复杂的拓扑结构、多变工况及大系统等值等的原因，使得设计控制设备的配对方案时需要降低控制效果对网络拓扑的依赖，同时还要考虑系统的非线性特性和参数/结构不确定性，进而使得计算复杂。由于在RGA基础上发展起来的DRGA本身计算过程非常复杂，基于上述原因使得计算结果不准确，进而影响控制设备的反馈信号和安装地点配对方案的合理选取，且依据DRGA确定控制设备的反馈信号和安装地点配对方案使得控制设备的鲁棒性较差。专利技术内容本专利技术提供一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，解决现有技术中在交直流并联输电时控制设备的反馈信号和安装地点的配对方案不能合理选取的问题。本专利技术提供一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，所述控制方法包括：确定系统动态和静态过程中的传递函数根据TLS-ESPRIT(totalleastsquares-estimationofsignalparametersviarotationalinvariancetechnique，总体最小二乘-旋转矢量不变技术，简称为总体最小二乘ESPRIT)识别所述传递函数获取系统振型；根据所述系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案；根据所述传递函数和所述初步配对方案计算控制回路间的有效相对增益阵列Φ，所述有效相对增益阵列Φ用于反映所述控制回路间的相互作用；根据所述有效相对增益阵列Φ及所述初步配对方案确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案。优选地，所述确定系统动态和静态过程中的传递函数包括：选取π型拓扑结构中的发电机为激励点；对所述激励点施加不破坏系统可线性化条件的小扰动激励；获取全部发电机的转子角速度；根据所述转子角速度获取信道的传递函数其中，所述传递函数为：优选地，所述根据TLS-ESPRIT识别所述传递函数获取系统振型包括：根据TLS-ESPRIT识别所述信道相对应的所述传递函数根据所识别的所述传递函数获取所述系统的振荡频率、阻尼比和振型。优选地，所述根据所述系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案包括：根据所述系统振型判断系统中各发电机处是否发生振荡，所述振荡包括区间震荡和区内震荡；若发生振荡，则由所述区间震荡和所述区内震荡确定发生振荡的发电机处为控制点，所述控制点为控制器安装地点；获取系统各区域间交流联络线有功功率和各区域间发电机组的转速差；根据所述各区域间交流联络线有功功率选取最接近发电机功率因数的区域间交流联络线有功功率；根据所述选取的区域间交流联络线有功功率和所述各区域间发电机组的转速差为控制器的预选反馈信号；根据所述控制点和所述预选反馈信号确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案。优选地，所述根据所述传递函数和所述初步配对方案计算控制回路间的ERGA(EffectiveRelativeGainArray，有效相对增益矩阵)包括：由所述初步配对方案中控制器的反馈信号和安装地点形成多个控制回路；计算所述多个控制回路间的所述ERGA，ERGA表示为Φ；其中，所述ERGA包括：根据所述传递函数和响应速度确定增益函数eij和有效增益阵列E，其中，所述增益函数eij为所述有效增益阵列E为根据所述增益函数eij确定有效相对增益Φij，其中，所述有效相对增益Φij为根据有效相对增益Φij和有效增益阵列E确定ERGA，其中，所述ERGA为优选地，所述根据所述ERGA及所述初步配对方案确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案包括：比较计算得到的所述ERGA；选取最小ERGA；与所述最小ERGA相对应的所述初步配对方案为控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案。优选地，所述控制方法包括：在网侧设置直流附加鲁棒控制器，所述直流附加鲁棒控制器包括相串联的带通滤波器和HVDC附加阻尼控制器。优选地，所述直流附加鲁棒控制器的设置方法包括：在直流功率整定值处施加阶跃扰动ΔuHVDC，检测交流联络线上的有功功率变化量ΔP；所述有功功率变化量ΔP经带通滤波器滤波为ΔP′；根据所述阶跃扰动ΔuHVDC和滤波后的所述ΔP′建立系统降阶模型ΔP′/ΔuHVDC；根据TLS-ESPRIT识别所述HVDC(high-voltagedirectcurrent，高压直流输电)附加阻尼控制器相应滤波阶段的传递函数；根据所述系统降阶模型ΔP′/ΔuHVDC和H2/H∞控制理论确定直流附加鲁棒控制器的结构；根据所述直流附加鲁棒控制器的结构确定加权函数；根据所述加权函数和闭环极点配置确定所述直流附加鲁棒控制器的输出反馈控制函数。优选地，所述控制方法还包括：在网侧设置发电机励磁附加鲁棒控制器，所述发电机励磁附加鲁棒控制器的设置方法包括：在设置所述直流附加阻尼鲁棒控制器后，设置发电机励磁附加鲁棒控制器，得到发电机励磁附加鲁棒控制器的输出反馈控制函数。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术提供了一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，所述控制方法包括：确定系统动态和静态过程中的传递函数根据总体最小二乘ESPRIT识别所述传递函数获取系统振型；根据所述系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案；根据所述传递函数和所述初步配对方案计算控制回路间的有效相对增益阵列Φ，所述有效相对增益阵列Φ用于反映所述控制回路间的相互作用；根据所述有效相对增益阵列Φ及所述初步配对方案确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案。本专利技术提供的控制方法首先通过总体最小二乘ESPRIT对系统的振型进行分析，进而按照振型划分控制器的类型及功能，确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案。本专利技术通过有效相对增益阵列Φ指标确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案，有效相对增益阵列Φ能够同时考虑动态和静态的相互作用，提高系统的不确定性和控制可靠性，进而增加控制装置的鲁棒性；同时，有效相对增益阵列Φ只利用开环传递函数的信息，适用于各种类型的控制器，从而能够节约系统制造成本和维护成本，并有效抑制交直流并联输电系统中存在的大电网区域间的低频振荡。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：确定系统动态和静态过程中的传递函数根据总体最小二乘ESPRIT识别所述传递函数获取系统振型；根据所述系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案；根据所述传递函数和所述初步配对方案计算控制回路间的有效相对增益阵列Φ，所述有效相对增益阵列Φ用于反映所述控制回路间的相互作用；根据所述有效相对增益阵列Φ及所述初步配对方案确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：确定系统动态和静态过程中的传递函数根据总体最小二乘ESPRIT识别所述传递函数获取系统振型；根据所述系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案；根据所述传递函数和所述初步配对方案计算控制回路间的有效相对增益阵列Φ，所述有效相对增益阵列Φ用于反映所述控制回路间的相互作用；根据所述有效相对增益阵列Φ及所述初步配对方案确定控制器的反馈信号和安装地点的最优配对方案。2.根据权利要求1所述的基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，其特征在于，所述确定系统动态和静态过程中的传递函数包括：选取π型拓扑结构中的发电机为激励点；对所述激励点施加不破坏系统可线性化条件的小扰动激励；获取全部发电机的转子角速度；根据所述转子角速度获取信道的传递函数其中，所述传递函数为：3.根据权利要求1所述的基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，其特征在于，所述根据总体最小二乘ESPRIT识别所述传递函数获取系统振型包括：根据总体最小二乘ESPRIT识别所述信道相对应的所述传递函数根据所识别的所述传递函数获取所述系统的振荡频率、阻尼比和振型。4.根据权利要求1所述的基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，其特征在于，所述根据所述系统振型确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案包括：根据所述系统振型判断系统中各发电机处是否发生振荡，所述振荡包括区间震荡和区内震荡；若发生振荡，则由所述区间震荡和所述区内震荡确定发生振荡的发电机处为控制点，所述控制点为控制器安装地点；获取系统各区域间交流联络线有功功率和各区域间发电机组的转速差；根据所述各区域间交流联络线有功功率选取最接近发电机功率因数的区域间交流联络线有功功率；根据所述选取的区域间交流联络线有功功率和所述各区域间发电机组的转速差为控制器的预选反馈信号；根据所述控制点和所述预选反馈信号确定控制器的反馈信号和安装地点的初步配对方案。5.根据权利要求1所述的基于π型拓扑结构的交直流并联分散控制方法，其特征在于，所述根据所述传递函数和所述初步配对方案计算控制回路间的有效相对增益阵列Φ包括：由所述初步配对方案中控制器的反馈信号和...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，曹敏，周年荣，黄星，张林山，闫永梅，唐立军，邹京希，魏龄，赵旭，仝子靖，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53