一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法技术

本发明专利技术涉及电力控制技术领域，具体公开一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法，本发明专利技术基于SVC与TCSC的运行方式，设计了控制器的基本结构；分别将电压信号和功率信号作为SVC和TCSC控制的输入信号；并通过特征值分析法分析了系统的次同步振荡问题，将阻尼比设置为粒子群算法的目标函数，对控制器的参数进行了优化；本发明专利技术可运用于电力系统的理论和仿真分析，给出适用于任一电网的SVC和TCSC的协调配置方法设计，利于调度合理安排SVC和TCSC的运行参数；本发明专利技术设计的SVC与TCSC协调控制器，可以有效提升系统的稳定性，抑制了风电并网的次同步振荡。网的次同步振荡。网的次同步振荡。

【技术实现步骤摘要】
一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法


[0001]本专利技术涉及电力控制
，具体公开了一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法。

技术介绍

[0002]由于风力资源与负荷需求分布不一致，需要将风电大容量、远距离的向外输送。串联补偿电容技术具有减小输电线路损耗并同时提高输送容量的优点，应用于风电大规模外送。但该技术的大量引用，存在诱发风电场次同步振荡的可能，严重影响了大规模风电基地以及外送系统的安全稳定运行。柔性交流输电系统(Flexible Alternative Current Transmission Systems,FACTS)技术为抑制次同步振荡提供了一种新的方式。由于其调节快速、灵活的优点而得到广泛的应用。
[0003]目前，配置附加FACTS设备实现对次同步振荡的抑制主要有两个方面，一方面是通过控制发电装置侧的串联或者并联的无功补偿设备，向电网发出或吸收输电线路中的次同步电流。为了达到更好的抑制效果，通常会在无功补偿设备的控制结构中加入附加阻尼控制器。为了稳定风电机组出口电压，静止无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)得到了大范围引用。
[0004]另外一方面是通过在输电线路中并联或串联电阻、电容和电感等无源器件，通过控制晶闸管的通断改变系统阻抗原有的幅频特性，从源头上破坏电气谐振条件，实现对次同步振荡的抑制。通常采用可控串联补偿电容器(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)来实现。
[0005]针对双馈风电机组串联并网发生次同步振荡的问题，现有技术只采用SVC或者只采用TCSC的系统，在串补度提升过大时，存在无法有效抑制系统出现的次同步振荡的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法，用于解决在现有技术中双馈风电机组串联并网发生次同步振荡的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法，包括：
[0008]获取双馈风电场输出端的电压信号、功率信号和风电场参数，风电场参数包括：风速、输电线路串补度和双馈异步风力发电机电磁转矩；
[0009]将风电场输出端的电压信号和功率信号作为SVC控制器和TCSC控制器的输入信号；
[0010]根据风电场输出端的电压信号、功率信号和系统参数确定电力系统的阻尼比，将阻尼比作为粒子群算法的目标函数，优化SVC控制器与TCSC控制器的PI参数；
[0011]将风电场输出端的电压信号和功率信号输入已确定PI参数的SVC控制器与TCSC控制器，对风电场进行次同步振荡抑制。
[0012]进一步地，将阻尼比作为粒子群算法的目标函数，优化SVC控制器与TCSC控制器PI参数，其中将阻尼比作为粒子群算法的目标函数算法如下：
[0013]当规模为m的粒子组成n维空间，粒子i在空间寻优过程中的位置为X
ij
，粒子i在空间寻优过程中的速度为v
ij
，将粒子i代入目标函数，得到阻尼比最大时个体最佳适应值P
ij
，阻尼比最大时全局最佳位置为P
gj
，粒子i的速度与位置关系为式1和式2：
[0014]v
ij
(k+1)＝ωv
ij
(k)+c1r1[P
ij
‑
X
ij
(k)]+c2r2[P
gj
‑
X
ij
(k)]ꢀꢀ
(1)
[0015]X
ij
(k+1)＝X
ij
(k)+V
ij
(k)
ꢀꢀ
(2)
[0016]其中，j为粒子维度，ω为惯性权重，c1、c2为粒子迭代更新过程中的学习因子，r1和r2为[0,1]之间的随机数。
[0017]进一步地，基于粒子群算法优化SVC控制器和TCSC控制器PI参数，包括以下步骤：
[0018]步骤1：初始化种群，设定SVC控制器参数k
p_SVC
、k
i_SVC
与TCSC控制器参数k
p_TCSC
、k
i_TCSC
的范围，随机给定粒子群初始速度，确定迭代最大次数i
max
，粒子群的空间维度设置为4，粒子个数m设为50；
[0019]步骤2：将当前参数k
p_SVC
、k
i_SVC
、k
p_TCSC
与k
i_TCSC
代入模型中，对模型输出值进行分析，求出阻尼比作为各粒子适应值；
[0020]步骤3：更新各粒子的v
i
及x
i
；更新状态矩阵中的k
p_SVC
、k
i_SVC
、k
p_TCSC
与k
i_TCSC
值；
[0021]步骤4：判断是否达到了迭代停止的条件，如果达到迭代最大次数则退出迭代，否则跳转至步骤2；
[0022]步骤5：在阻尼比结果中，得到最大阻尼比，并根据最大阻尼比确定其对应的PI参数，优化SVC控制器和TCSC控制器的PI参数：k
p_TCSC
、k
i_TCSC
、k
p_TCSC
和k
i_TCSC
。
[0023]进一步地，根据风电场输出端的电压信号、功率信号和系统参数确定电力系统的阻尼比，具体为：
[0024]根据电力系统模型确定系统特征值，然后根据系统特征值确定系统阻尼比，其中，根据电力系统模型确定系统特征值过程为：
[0025]在动态条件下电力系统模型方程为：
[0026][0027]A为系数雅可比矩阵，由此可以推出A的特征方程为：
[0028]|λI
‑
A|＝0
ꢀꢀ
(4)
[0029]求解系统方程得到特征值：
[0030]λ
i
＝σ
i
+jω
i
ꢀꢀ
(5)
[0031]其中，特征值λ
i
的个数等于系统特征矩阵A的维数，记作λ1,λ2,...,λ
n
，X为电力系统，I为单位矩阵，σ
i
为特征值实部，ω
i
为特征值虚部。
[0032]进一步地，将阻尼比作为粒子群算法的目标函数，阻尼比ξ
i
是反映系统动态性能的指标，定义为：
[0033][0034]进一步地，利用确定PI参数的SVC控制器与TCSC控制器对风电场进行次同步振荡优化抑制具体为：
[0035]SVC控制器采用闭环控制策略，选用母线电压作为控制器的输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡的方法，其特征在于，包括：获取双馈风电场输出端的电压信号、功率信号和风电场参数，所述风电场参数包括：风速、输电线路串补度和双馈异步风力发电机电磁转矩；将所述风电场输出端的电压信号和功率信号作为SVC控制器和TCSC控制器的输入信号；根据所述风电场输出端的电压信号、功率信号和系统参数确定电力系统的阻尼比，将所述阻尼比作为粒子群算法的目标函数，优化所述SVC控制器与TCSC控制器的PI参数；将所述风电场输出端的电压信号和功率信号输入已确定PI参数的SVC控制器与TCSC控制器，对风电场进行次同步振荡抑制。2.根据权利要求1所述的SVC和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡方法，其特征在于，所述将阻尼比作为粒子群算法的目标函数，优化SVC控制器与TCSC控制器PI参数，其中将阻尼比作为粒子群算法的目标函数算法如下：当规模为m的粒子组成n维空间，粒子i在空间寻优过程中的位置为X
ij
，粒子i在空间寻优过程中的速度为v
ij
，将粒子i代入目标函数，得到阻尼比最大时个体最佳适应值P
ij
，阻尼比最大时全局最佳位置为P
gj
，粒子i的速度与位置关系为式1和式2：v
ij
(k+1)＝ωv
ij
(k)+c1r1[P
ij
‑
X
ij
(k)]+c2r2[P
gj
‑
X
ij
(k)]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)X
ij
(k+1)＝X
ij
(k)+V
ij
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，j为粒子维度，ω为惯性权重，c1、c2为粒子迭代更新过程中的学习因子，r1和r2为[0,1]之间的随机数。3.根据权利要求2所述的SVC控制器和TCSC协调抑制风机并网次同步振荡方法，其特征在于，所述基于粒子群算法优化SVC控制器和TCSC控制器PI参数，包括以下步骤：步骤1：初始化种群，设定SVC控制器PI参数k
p_SVC
、k
i_SVC
与TCSC控制器PI参数k
p_TCSC
、k
i_TCSC
的范围，随机给定粒子群初始速度，确定迭代最大次数i
max
，粒子群的空间维度设置为4，粒子个数m设为50；步骤2：将当前参数k
p_SVC
、k
i_SVC
、k
p_TCSC
与k
i_TCSC
代入模型中，对模型输出值进行分析，求出阻尼比作为各粒子适应值；步骤3：更新各粒子的v
i
及x
i
；更新状态矩阵中的k
p_SVC
、k
i_SVC
、k
p_TCSC
与k
i_TCSC
值；步骤4：判断是否达到了迭代停止的条件，如果达到迭代最大次数则退出迭代，否则跳转至步骤2；步骤5：在阻尼比结果中，得到最大阻尼比，并根据最大阻尼比确定其对应的PI参数，优化SVC控制器和TCSC控制器的PI参数：k
p_TCSC
、k
i_TCSC
、k
p_TCSC...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝华，韩杰，黄佳健，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：