專利名稱：電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種電力系統(tǒng)中 多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)控制的發(fā)展中，先后出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)、 電力系統(tǒng)高壓直流控制系統(tǒng)(HVDC)、柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)等技術(shù)。這
些控制器在電力系統(tǒng)普遍應(yīng)用，提升了電力系統(tǒng)的性能。
但是，這些控制設(shè)備的設(shè)計(jì)與安裝中基本都只是考慮了本控制設(shè)備的 功能與目的，未曾考慮與電網(wǎng)中其他控制設(shè)備的相互作用與協(xié)調(diào)。隨著現(xiàn) 代電網(wǎng)的發(fā)展，已經(jīng)越來越強(qiáng)烈的提出了對(duì)多個(gè)控制設(shè)備彼此協(xié)調(diào)的需求， 而目前的控制設(shè)備最常出現(xiàn)的問題有現(xiàn)代電網(wǎng)安裝的所有控制設(shè)備越來 越多，控制能力越來越強(qiáng)，彼此之間都會(huì)有或強(qiáng)或弱的電氣耦合，由此如 果控制設(shè)備設(shè)計(jì)不當(dāng)，各個(gè)控制設(shè)備之間可能產(chǎn)生彼此削弱，從而惡化控 制效果的影響。
如果能夠在電網(wǎng)擾動(dòng)過程中統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制設(shè)備的動(dòng)作，必然可以 發(fā)揮合力，更快速的平息系統(tǒng)擾動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種能有效抑制電力系統(tǒng)功率擾動(dòng)的現(xiàn)象、提高電力系 統(tǒng)穩(wěn)定性的、集中式的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，另外， 本發(fā)明還提供了 一種電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用如下技術(shù)方案
一種電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括經(jīng)由通信通道連 接的測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、多個(gè)控制子站及多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)
備；測量子站用于釆集電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)往中央控制計(jì)算機(jī)；中央控制計(jì)
算機(jī)內(nèi)部建立了多輸入多輸出控制器模塊，中央控制計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn) 行電網(wǎng)模型與參數(shù)辨識(shí)、修正參數(shù)，并利用多輸入多輸出控制器模塊同時(shí)
發(fā)送多路協(xié)調(diào)優(yōu)化指令控制多個(gè)控制子站；多個(gè)控制子站控制多個(gè)電力系 統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制設(shè)備的動(dòng)作。
該中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部還建立有異常情況決策控制模塊，其用于在控 制設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，指揮協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)步地退出控制狀態(tài)，并閉鎖
輸入、輸出控制模塊的初始參數(shù)經(jīng)由簡化電力系統(tǒng)模型以及最優(yōu)控制 理論計(jì)算得到。
測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、控制子站及控制設(shè)備之間通過獨(dú)立的點(diǎn) 對(duì)點(diǎn)光纖專線連接。
控制設(shè)備包括電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)高壓直流控制系統(tǒng)及靜止同 步補(bǔ)償器中的任一種或多種組合。
一種使用電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方法，包括 以下步驟a、初始化多輸入多輸出控制模塊參數(shù)；b、中央控制計(jì)算機(jī)通 過多輸入多輸出控制模塊接收電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)信息；c、信息經(jīng)過中央控制計(jì)算 機(jī)的電網(wǎng)模型與參數(shù)辨識(shí)，修正參數(shù)，并利用多輸入多輸出控制器模塊同 時(shí)發(fā)送多路協(xié)調(diào)優(yōu)化指令控制多個(gè)控制子站；d、多個(gè)控制子站控制多個(gè)電 力系統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制設(shè)備的動(dòng)作；e、多個(gè)控制設(shè)備將 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息反饋回電網(wǎng)中，如此完成一個(gè)協(xié)調(diào)控制過程。
在步驟C中，中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部還建立異常情況決策控制模塊，當(dāng) 辨識(shí)到控制設(shè)備出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，指揮協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)步地退出控制狀態(tài)， 并閉鎖輸出。
上述異常現(xiàn)象包括部分控制設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)不適合參加中央?yún)f(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)統(tǒng)一指揮下的動(dòng)作、部分控制設(shè)備退出或部分點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信回路中斷。
在步驟C中，中央控制計(jì)算機(jī)在對(duì)信息進(jìn)行辨識(shí)處理時(shí)采用了濾波、 放大、移相、限幅、延時(shí)處理。
在步驟a中，多輸入多輸出控制模塊的參數(shù)經(jīng)由簡化電力系統(tǒng)模型以
及最優(yōu)控制理論計(jì)算得到初始化。
本發(fā)明的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其控制方法，利 用高速通信鏈路將測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、多個(gè)控制子站及多個(gè)電力 系統(tǒng)的控制設(shè)備連接起來，并對(duì)控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)信息辨識(shí)及對(duì)各 個(gè)控制設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，使得各個(gè)控制設(shè)備之間的影響大大減少， 有效抑制了電力系統(tǒng)功率擾動(dòng)的現(xiàn)象、從而提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成原理框圖； 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所述的一種電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括經(jīng) 由通信通道連接的測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、多個(gè)控制子站及多個(gè)電力
系統(tǒng)的控制設(shè)備。其中，為了保障中央控制計(jì)算機(jī)與控制設(shè)備間通信的可 靠性以及通信的時(shí)延在可接受范圍，中央控制計(jì)算機(jī)與多個(gè)控制設(shè)備之間 通過彼此獨(dú)立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖專線連接。本實(shí)施例中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖專線的傳
輸速率為2M/s，當(dāng)然還可采用8Mb/s或10Mb/s的傳輸速率。 測量子站用于采集電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)往中央控制計(jì)算機(jī)。 中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立了多輸入多輸出控制器模塊，中央控制計(jì)算 機(jī)接收來自測量子站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，在線進(jìn)行電力系統(tǒng)模型及參數(shù)辨識(shí) 后，調(diào)整多輸入多輸出模塊參數(shù)，再把電網(wǎng)動(dòng)態(tài)信息送往多輸入多輸出控 制模塊，并計(jì)算后得到相應(yīng)的多路控制指令，該指令通過高速通信鏈路發(fā) 往遠(yuǎn)方的控制子站。
多個(gè)控制子站控制多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制設(shè) 備的動(dòng)作，提升電網(wǎng)整體動(dòng)態(tài)性能的目的。本實(shí)施例中，控制設(shè)備包括電 力系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)高壓直流控制系統(tǒng)及靜止同步補(bǔ)償器中的任一種 或多種組合。
為了保證協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自身的可靠運(yùn)行與電網(wǎng)的安全，該中央控制計(jì) 算機(jī)內(nèi)部還建立有異常情況決策控制模塊，其用于在控制設(shè)備出現(xiàn)異常情 況時(shí)，指揮協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)步地退出控制狀態(tài)，并閉鎖輸出。
輸入、輸出控制模塊的初始參數(shù)可經(jīng)由簡化電力系統(tǒng)模型以及最優(yōu)控 制理論計(jì)算得到。簡化電力系統(tǒng)模型是對(duì)真實(shí)電力系統(tǒng)模型進(jìn)行合理的降 階后得到的，在大大降低系統(tǒng)維數(shù)以及數(shù)學(xué)處理難度的同時(shí)盡量保留了原 始電力系統(tǒng)的核心信息，如關(guān)鍵振蕩模式、關(guān)鍵振蕩頻率等。對(duì)于簡化的 模型，可以應(yīng)用最優(yōu)控制理論，該理論專門針對(duì)多輸入多輸出控制系統(tǒng)，
可以按照預(yù)定的控制目標(biāo)設(shè)計(jì)多輸入多輸出控制器的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)多路輸 入輸出控制回路之間的優(yōu)化與協(xié)調(diào)。
另外，本發(fā)明還提供了 一種使用電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制 系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
a、 初始化多輸入多輸出控制模塊參數(shù)；其中多輸入多輸出控制模塊的 參數(shù)經(jīng)由簡化電力系統(tǒng)模型以及最優(yōu)控制理論計(jì)算得到初始化。
b、 中央控制計(jì)算機(jī)通過多輸入多輸出控制模塊接收電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)信息。
c、 信息經(jīng)過中央控制計(jì)算機(jī)的電網(wǎng)模型與參數(shù)辨識(shí)，修正參數(shù)，并利 用多輸入多輸出控制器模塊同時(shí)發(fā)送多路協(xié)調(diào)優(yōu)化指令控制多個(gè)控制子 站。
d、 多個(gè)控制子站控制多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制 設(shè)備的動(dòng)作。
e、 多個(gè)控制設(shè)備將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息反饋回電網(wǎng)中，如此完成一個(gè)協(xié)調(diào)控 制過程。
上述步驟c中，該中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部還可建立異常情況決策控制模 塊。當(dāng)異常情況決策控制模塊辨識(shí)到控制設(shè)備出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，將辨定中 央控制計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)部分運(yùn)作是否仍能夠發(fā)揮作用，當(dāng)能夠發(fā)揮作 用時(shí)，將根據(jù)目前變化的控制系統(tǒng)以及當(dāng)前辨識(shí)的電網(wǎng)模型和參數(shù)，在線 利用最優(yōu)控制理論重新設(shè)計(jì)多輸入多輸出控制模塊的參數(shù)；當(dāng)判定整體協(xié) 調(diào)控制系統(tǒng)無法正常發(fā)揮作用時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)指揮協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)步 的退出控制狀態(tài)，閉鎖輸出，并返回步驟a。當(dāng)異常情況決策控制模塊辨識(shí) 到控制設(shè)備正常時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將執(zhí)行下一步驟。
上述異?，F(xiàn)象通常包括部分控制設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)不適合參加中央?yún)f(xié)調(diào)控 制系統(tǒng)統(tǒng)一指揮下的動(dòng)作、部分控制設(shè)備退出或部分點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信回路中斷。
在步驟C中，中央控制計(jì)算機(jī)在對(duì)信息進(jìn)行辨識(shí)處理時(shí)采用了濾波、 放大、移相、限幅、延時(shí)處理。
權(quán)利要求
1、一種電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于包括經(jīng)由通信通道連接的測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、多個(gè)控制子站及多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備；測量子站用于采集電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)往中央控制計(jì)算機(jī)；中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立了多輸入多輸出控制器模塊，中央控制計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)模型與參數(shù)辨識(shí)、修正參數(shù)，并利用多輸入多輸出控制器模塊同時(shí)發(fā)送多路協(xié)調(diào)優(yōu)化指令控制多個(gè)控制子站；多個(gè)控制子站控制多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制設(shè)備的動(dòng)作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)， 其特征在于該中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部還建立有異常情況決策控制模塊，其 用于在控制設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，指揮協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)步地退出控制狀態(tài)， 并閉鎖輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)， 其特征在于輸入、輸出控制模塊的初始參數(shù)經(jīng)由簡化電力系統(tǒng)模型以及 最優(yōu)控制理論計(jì)算得到。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)， 其特征在于測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、控制子站及控制設(shè)備之間通過 獨(dú)立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖專線連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)， 其特征在于控制設(shè)備包括電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)高壓直流控制系統(tǒng)及靜止同步補(bǔ)償器中的任一種或多種組合。
6、 一種使用權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟a、 初始化多輸入多輸出控制模塊參數(shù)；b、 中央控制計(jì)算機(jī)通過多輸入多輸出控制模塊接收電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)信息；c、 信息經(jīng)過中央控制計(jì)算機(jī)的電網(wǎng)模型與參數(shù)辨識(shí)，修正參數(shù)，并利 用多輸入多輸出控制器模塊同時(shí)發(fā)送多路協(xié)調(diào)優(yōu)化指令控制多個(gè)控制子 站；d、 多個(gè)控制子站控制多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制 設(shè)備的動(dòng)作；e、 多個(gè)控制設(shè)備將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息反饋回電網(wǎng)中，如此完成一個(gè)協(xié)調(diào)控 制過程。
7 、根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的 控制方法，其特征在于在步驟c中，中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部還建立異常情 況決策控制模塊，當(dāng)異常情況決策控制模塊辨識(shí)到控制設(shè)備出現(xiàn)異?，F(xiàn)象 時(shí)，將辨定中央控制計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)部分運(yùn)作是否仍能夠發(fā)揮作用， 當(dāng)能夠發(fā)揮作用時(shí)，將根據(jù)目前變化的控制系統(tǒng)以及當(dāng)前辨識(shí)的電網(wǎng)模型 和參數(shù)，在線利用最優(yōu)控制理論重新設(shè)計(jì)多輸入多輸出控制模塊的參數(shù)； 當(dāng)判定整體協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)無法正常發(fā)揮作用時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)指揮協(xié)調(diào) 控制系統(tǒng)穩(wěn)步的退出控制狀態(tài)，閉鎖輸出，并返回步驟a。
8 、根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的 控制方法，其特征在于上述異常現(xiàn)象包括部分控制設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)不適合參加中央?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)統(tǒng)一指揮下的動(dòng)作、部分控制設(shè)備退出或部分點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)通信回路中斷。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于在步驟c中，中央控制計(jì)算機(jī)在對(duì)信息進(jìn)行辨識(shí)處理時(shí)采用了濾波、放大、移相、限幅、延時(shí)處理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 的控制方法，其特征在于在步驟a中，多輸入多輸出控制模塊的參數(shù)經(jīng) 由簡化電力系統(tǒng)模型以及最優(yōu)控制理論計(jì)算得到初始化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括經(jīng)由通信通道連接的測量子站、中央控制計(jì)算機(jī)、多個(gè)控制子站及多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備；測量子站用于采集電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)往中央控制計(jì)算機(jī)；中央控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立了多輸入多輸出控制器模塊，中央控制計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)模型與參數(shù)辨識(shí)、修正參數(shù)，并利用多輸入多輸出控制器模塊同時(shí)發(fā)送多路協(xié)調(diào)優(yōu)化指令控制多個(gè)控制子站；多個(gè)控制子站控制多個(gè)電力系統(tǒng)的控制設(shè)備，并統(tǒng)一協(xié)調(diào)多個(gè)控制設(shè)備的動(dòng)作。另外，本發(fā)明還提供了電力系統(tǒng)中多個(gè)控制設(shè)備的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明能有效抑制電力系統(tǒng)功率擾動(dòng)的現(xiàn)象，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101183259SQ20071003241
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者吳小辰, 鵬 李, 李立浧, 石景海, 炯 胡, 趙穎科, 超 陸 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)技術(shù)研究中心;清華大學(xué);北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司