本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，具體為一種驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性要求的不斷提高，低頻振蕩(lfo)的抑制成為電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的重要課題之一，低頻振蕩是由于系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動(dòng)引起的一種周期性電磁振蕩現(xiàn)象，常發(fā)生在0.1至2.0hz之間，傳統(tǒng)的抑制低頻振蕩的方法主要依賴于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(pss，也稱epss)的應(yīng)用，pss通過(guò)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中引入附加的阻尼控制信號(hào)，能夠有效地提高系統(tǒng)的阻尼特性，減弱振蕩幅度，然而，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和大規(guī)模新能源并網(wǎng)的增加，單純依賴pss的抑振效果逐漸顯現(xiàn)出局限性，為此，研究人員開始探索在發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)側(cè)引入附加阻尼控制器(gpss)，并通過(guò)理論研究和仿真分析論證了其在多機(jī)系統(tǒng)中的可行性和優(yōu)越性，然而，盡管gpss在改善多機(jī)系統(tǒng)小擾動(dòng)和大擾動(dòng)穩(wěn)定性方面顯示出顯著優(yōu)勢(shì)，其實(shí)際應(yīng)用仍主要停留在仿真階段，缺乏大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用驗(yàn)證。

2、現(xiàn)有技術(shù)在抑制低頻振蕩方面雖取得了一定進(jìn)展，但仍存在諸多不足，首先，pss在抑制低頻振蕩時(shí)主要依賴于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，其效果在強(qiáng)互聯(lián)系統(tǒng)中較為顯著，但在弱互聯(lián)系統(tǒng)和高比例新能源系統(tǒng)中效果有限，難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下的振蕩問(wèn)題，其次，現(xiàn)有的gpss研究多集中在理論和仿真層面，缺乏系統(tǒng)化的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證方法，使得其實(shí)際效果和可靠性難以評(píng)估，此外，現(xiàn)有的抑振控制策略往往缺乏對(duì)系統(tǒng)整體性能的綜合考慮，未能充分利用機(jī)組間的協(xié)調(diào)控制能力，導(dǎo)致系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度仍有提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的驗(yàn)證低頻振蕩阻尼控制效果方法存在局限性較大，缺乏系統(tǒng)化驗(yàn)證，缺乏對(duì)系統(tǒng)整體性能的綜合考慮，以及如何系統(tǒng)化驗(yàn)證gpss的抑振效果的優(yōu)化問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法，包括選擇無(wú)故障斷線試驗(yàn)接線工況，并構(gòu)建機(jī)組試驗(yàn)工況；對(duì)電廠出線無(wú)故障斷線進(jìn)行試驗(yàn)，收集機(jī)組電磁功率波動(dòng)錄波曲線；比較不同gpss控制器設(shè)置下的低頻振蕩阻尼效果，評(píng)估效果并循環(huán)試驗(yàn)。

4、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述選擇無(wú)故障斷線試驗(yàn)接線工況包括確定等效阻抗并分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，通過(guò)計(jì)算多線路的等效阻抗，綜合評(píng)估線路阻抗和電抗對(duì)系統(tǒng)的影響，匯總所有線路的電阻和電抗，結(jié)合線路的視在功率，加權(quán)平均計(jì)算等效阻抗，引入微調(diào)參數(shù)，對(duì)各線路功率的符號(hào)進(jìn)行校正，等效阻抗表示為：

5、

6、其中，zeq為系統(tǒng)等效阻抗，ri為第i條線路的電阻，xi為第i條線路的電抗，si為第i條線路的視在功率，∈為微調(diào)參數(shù)，sign為符號(hào)函數(shù)，pi為第i條線路的功率，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，系統(tǒng)穩(wěn)定性通過(guò)系統(tǒng)特征值的實(shí)部衡量，特征值的實(shí)部越小，系統(tǒng)穩(wěn)定性越高，通過(guò)求解系統(tǒng)矩陣的特征值，并取實(shí)部的最小值作為系統(tǒng)穩(wěn)定性指標(biāo)，表示為：

7、ysys＝min(re(λi))

8、其中，ysys為系統(tǒng)特征值，λi為第i個(gè)特征值，re為實(shí)部。

9、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建機(jī)組試驗(yàn)工況包括配置機(jī)組出力，基于每個(gè)機(jī)組的基準(zhǔn)出力，計(jì)算所有機(jī)組的總出力，并引入動(dòng)態(tài)調(diào)整因子，模擬機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中的出力波動(dòng)，表示為：

10、

11、其中，ptotal為所有機(jī)組的總出力，pj,base為第j個(gè)機(jī)組的基準(zhǔn)出力，aj為第j個(gè)機(jī)組的出力波動(dòng)幅度，ω為角頻率，φj為第j個(gè)機(jī)組的相位，m為機(jī)組數(shù)，t為時(shí)間，基于每個(gè)機(jī)組對(duì)控制參數(shù)的敏感性及系統(tǒng)等效阻抗對(duì)總出力的影響，通過(guò)最小化各機(jī)組出力對(duì)控制參數(shù)的導(dǎo)數(shù)平方和，結(jié)合等效阻抗對(duì)總出力的導(dǎo)數(shù)平方和，得到控制參數(shù)設(shè)置，表示為：

12、

13、其中，kopt為控制參數(shù)。

14、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)電廠出線無(wú)故障斷線進(jìn)行試驗(yàn)包括評(píng)估電磁功率波動(dòng)程度，基于總出力，結(jié)合動(dòng)態(tài)調(diào)整因子，模擬斷線情況下的功率波動(dòng)，在功率波動(dòng)的模擬中，結(jié)合系統(tǒng)特征值，動(dòng)態(tài)調(diào)整功率波動(dòng)的幅度，反映斷線情況下系統(tǒng)的響應(yīng)特性，通過(guò)計(jì)算功率波動(dòng)的方差，量化波動(dòng)的程度，方差越大，功率波動(dòng)越劇烈，系統(tǒng)穩(wěn)定性越差，通過(guò)積分計(jì)算整個(gè)周期內(nèi)的功率波動(dòng)方差，評(píng)估系統(tǒng)在斷線情況下的穩(wěn)定性，表示為：

15、

16、其中，p(t)為時(shí)間t時(shí)的功率，k為衰減系數(shù)，α為指數(shù)衰減常數(shù)，β為波動(dòng)頻率，γ為相位角，η為修正系數(shù)，λ為非線性系數(shù)，η為時(shí)間常數(shù)，為功率波動(dòng)方差，t為周期，為平均功率。

17、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述收集機(jī)組電磁功率波動(dòng)錄波曲線包括分析系統(tǒng)響應(yīng)特性，計(jì)算有效值電壓，獲取系統(tǒng)在整個(gè)周期內(nèi)的電壓波動(dòng)情況，結(jié)合正弦函數(shù)和平滑參數(shù)模擬功率波動(dòng)曲線，對(duì)功率波動(dòng)方差進(jìn)行修正，反映系統(tǒng)在斷線情況下的功率波動(dòng)，表示為：

18、

19、其中，vrms為有效值電壓，v(t)為時(shí)間t時(shí)的電壓，δ為加權(quán)系數(shù)，δp(t)為時(shí)間t時(shí)的功率波動(dòng)，θ為平滑參數(shù)，k為時(shí)間常數(shù)。

20、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述比較不同gpss控制器設(shè)置下的低頻振蕩阻尼效果包括計(jì)算阻尼比，量化系統(tǒng)在不同控制參數(shù)下的阻尼效果，結(jié)合初始頻率偏移量、系統(tǒng)固有頻率、阻尼振蕩頻率及功率波動(dòng)曲線的修正，計(jì)算頻率偏移量，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整頻率偏移量，反映系統(tǒng)在不同控制參數(shù)下的響應(yīng)特性，表示為：

21、

22、其中，ζ為阻尼比，c為阻尼系數(shù)，m1為質(zhì)量，k1為剛度，δ為積分系數(shù)，ρ為時(shí)間衰減系數(shù)，δf(t)為時(shí)間t時(shí)的頻率偏移量，δf0為初始頻率偏移量，ωn為系統(tǒng)固有頻率，ωd為阻尼振蕩頻率，μ為時(shí)間常數(shù)，v為衰減因子。

23、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述評(píng)估效果并循環(huán)試驗(yàn)包括優(yōu)化控制參數(shù)，通過(guò)比較新阻尼比和舊阻尼比，計(jì)算阻尼比變化量，新阻尼比根據(jù)最新試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到，舊阻尼比為優(yōu)化前的基準(zhǔn)值，阻尼比變化量反映出在當(dāng)前配置下gpss對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，若變化量為正且大于閾值，表示gpss的阻尼提升效果有效，試驗(yàn)結(jié)束，若變化量較為負(fù)數(shù)或小于閾值，則對(duì)控制器的超前滯后參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并重復(fù)試驗(yàn)，表示為：

24、δζ＝ζn-ζo

25、

26、其中，δζ為阻尼比變化量，ζn為新阻尼比，ζo為舊阻尼比，ζt為阻尼提升效果閾值，τ'lead-lag為調(diào)整后的超前滯后時(shí)間常數(shù)，τlead-lag為原始超前滯后時(shí)間常數(shù)，dτlead-lag為阻尼比對(duì)超前滯后時(shí)間常數(shù)的導(dǎo)數(shù)，δτlead-lag為超前滯后時(shí)間常數(shù)變化量。

27、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的系統(tǒng)，其能通過(guò)試驗(yàn)收集模塊對(duì)電廠出線進(jìn)行無(wú)故障斷線試驗(yàn)，并系統(tǒng)化地收集機(jī)組電磁功率波動(dòng)錄波曲線，解決了目前難以量化系統(tǒng)響應(yīng)的問(wèn)題。

28、作為本發(fā)明所述的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括試驗(yàn)工況模塊、試驗(yàn)收集模塊、比較評(píng)估模塊；所述試驗(yàn)工況模塊用于選擇無(wú)故障斷線試驗(yàn)接線工況，并構(gòu)建機(jī)組試驗(yàn)工況；所述試驗(yàn)收集模塊用于對(duì)電廠出線無(wú)故障斷線進(jìn)行試驗(yàn)，收集機(jī)組電磁功率波動(dòng)錄波曲線；所述比較評(píng)估模塊用于比較不同gpss控制器設(shè)置下的低頻振蕩阻尼效果，評(píng)估效果并循環(huán)試驗(yàn)。

29、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序是實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的步驟。

30、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法的步驟。

31、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的驗(yàn)證gpss低頻振蕩阻尼控制效果的方法通過(guò)優(yōu)化接線工況，減少了實(shí)際試驗(yàn)中可能的風(fēng)險(xiǎn)，提高了試驗(yàn)的成功率和安全性，通過(guò)計(jì)算各機(jī)組的總出力，提升了試驗(yàn)的代表性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗振能力，通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的阻尼比和頻率偏移量，詳細(xì)評(píng)估了不同gpss控制器設(shè)置下系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和抗振能力，通過(guò)優(yōu)化控制參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整控制增益，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，本發(fā)明在安全性、成功率和抗振能力方面都取得更加良好的效果。