一種基于遺傳算法的sedc控制器參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于遺傳算法的SEDC控制器參 數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 串聯(lián)補(bǔ)償以及高壓直流輸電技術(shù)是提高遠(yuǎn)距離輸電線路輸送能力的有效手段，在 我國電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但是，串聯(lián)補(bǔ)償和高壓直流輸電能夠引起汽輪發(fā)電機(jī)組的 次同步振蕩風(fēng)險。次同步振蕩是一種發(fā)生在電力系統(tǒng)中的機(jī)電振蕩現(xiàn)象。發(fā)生次同步振蕩 時，汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械部分與輸電系統(tǒng)電氣部分之間發(fā)生能量交換，從而同時激發(fā)汽 輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振和輸電系統(tǒng)的電氣諧振。
[0003] 附加勵磁阻尼控制器（supplementary excitation damping controller，SEDC) 是一種基于勵磁系統(tǒng)的附加控制裝置，能夠提高次同步振蕩的阻尼水平，是抑制次同步振 蕩的有效手段，并且已經(jīng)得到了成功的工程應(yīng)用。SEDC的輸入信號為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號， 中間環(huán)節(jié)對該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號進(jìn)行模態(tài)濾波、相移、放大等，因此涉及的控制器參數(shù)眾 多，需要對控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以保證SEDC能產(chǎn)生最佳的阻尼效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于遺傳算法的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)，用 于解決對SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行優(yōu)化的問題，以保證SEDC能產(chǎn)生最佳的阻尼效果。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化方法， 包括：采用遺傳算法優(yōu)化SEDC控制器的相移環(huán)節(jié)的相移角度，確定最優(yōu)相移角度。
[0006] 進(jìn)一步地，該SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化方法還包括：在不考慮勵磁系統(tǒng)輸出限幅的條 件下優(yōu)化SEDC控制器的增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)，和在考慮勵磁系統(tǒng)輸出限幅的條件下優(yōu)化 SEDC控制器的增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)，并將兩種條件下優(yōu)化得到增益參數(shù)的較小值作為最優(yōu) 增益參數(shù)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種基于遺傳算法的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，包 括：相移角度優(yōu)化模塊，用于采用遺傳算法優(yōu)化SEDC控制器的相移環(huán)節(jié)的相移角度，確定 最優(yōu)相移角度。
[0008] 進(jìn)一步地，該SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)還包括增益參數(shù)優(yōu)化模塊，用于在不考慮 勵磁系統(tǒng)輸出限幅的條件下優(yōu)化SEDC控制器的增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)，和在考慮勵磁系統(tǒng) 輸出限幅的條件下優(yōu)化SEDC控制器的增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)，并將兩種條件下優(yōu)化得到增 益參數(shù)的較小值作為最優(yōu)增益參數(shù)。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種SEDC控制器，包括上述的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化 系統(tǒng)，該SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)用于優(yōu)化所述SEDC控制器的相移環(huán)節(jié)的相移角度和增 益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)。
[0010] 通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過遺傳算法優(yōu)化相移角度，綜 合比較不考慮勵磁系統(tǒng)限制和考慮勵磁系統(tǒng)限幅環(huán)節(jié)兩種情況，優(yōu)化增益參數(shù)，最終確定 SEDC控制器的相移和增益最優(yōu)參數(shù)，使SEDC抑制次同步振蕩的效果最佳。
[0011] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0012] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0013] 圖1是本發(fā)明的實施方式中SEDC的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明的實施方式中SEDC的工作原理示意圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明的實施方式中SEDC抑制次同步振蕩的原理示意圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明的實施方式中基于遺傳算法的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化方法的流程示 意圖；
[0017] 圖5是本發(fā)明的實施方式中相移角度優(yōu)化方法的流程示意圖；
[0018] 圖6是本發(fā)明的實施方式中反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)示意圖；
[0019] 圖7是本發(fā)明的實施方式中增益參數(shù)優(yōu)化方法的流程示意圖；
[0020] 圖8是本發(fā)明的實施方式中次同步振蕩模式對應(yīng)的根軌跡圖；
[0021] 圖9是本發(fā)明的實施方式中基于遺傳算法的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0023] SEDC是一種基于發(fā)電機(jī)組的勵磁系統(tǒng)的附加控制裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。SEDC 的輸入信號Α ω為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號，模態(tài)濾波環(huán)節(jié)是中心頻率為發(fā)電機(jī)軸系扭振頻 率的帶通濾波器，其作用為從轉(zhuǎn)速偏差信號中分離出軸系扭振頻率的信號Α ωι;相移/增 益環(huán)節(jié)的作用是對軸系扭振頻率信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)南嘁坪头糯螅窗ㄓ糜趯S系扭振頻率 信號進(jìn)行相移的相移環(huán)節(jié)和用于對軸系扭振信號進(jìn)行放大的增益環(huán)節(jié)；uUni為限幅電壓，經(jīng) uUni限幅后，輸出控制信號uSEDe，以產(chǎn)生最佳阻尼效果。圖2為SEDC工作原理示意圖，本領(lǐng) 域公知的是勵磁系統(tǒng)一般由勵磁機(jī)和勵磁控制器兩個主要部分組成，由于SEDC產(chǎn)生的是 疊加在勵磁系統(tǒng)的勵磁控制器上的附加控制信號，考慮到勵磁系統(tǒng)容量限制，以及為了保 證勵磁系統(tǒng)工作在線性區(qū)間，需要對SEDC產(chǎn)生的控制信號進(jìn)行限幅。uSEDe即為SEDC的輸 出控制信號，這個信號用來疊加到勵磁系統(tǒng)的正常勵磁電壓u。中，再限幅為u f注入至勵磁 機(jī)，以起到增加次同步振蕩阻尼水平的作用。關(guān)于圖中由發(fā)電機(jī)、電壓互感器、升壓變壓器、 電網(wǎng)等構(gòu)成的輸電線路，為本領(lǐng)域常見的串聯(lián)補(bǔ)償電力系統(tǒng)中通用的輸電線路，其涉及的 輸電原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，本實施方式不再多述。
[0024] 圖3為SEDC增加次同步振蕩阻尼水平的原理圖，圖中Δ δ和Δ ω分別為次同步 振蕩發(fā)生時軸系扭振發(fā)電機(jī)的角度和角速度偏差，并且有a ^ 設(shè)當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變 化Δ ω時，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增量為ATe。則ATe在Δ ω軸上的投影ATe_D反映了次同步 振蕩的阻尼水平。當(dāng)A Te_D值較小或為負(fù)值時，次同步振蕩表現(xiàn)為弱阻尼或負(fù)阻尼風(fēng)險。 因此，SEDC的目標(biāo)是：產(chǎn)生一個附加的電磁轉(zhuǎn)矩Δ Te SED￡，使得總的電磁轉(zhuǎn)矩增量Δ r 6在 Αω軸上的投影ΔΡ e D較大。
[0025] 由圖3可知，SEDC增加的阻尼ΔΡ eD的大小，與附加的電磁轉(zhuǎn)矩ATeSEDC的模值 及其與Α ω的夾角兩個因素有關(guān)，而SEDC控制器的相移角度決定夾角，增益決定模值。
[0026] 因此，結(jié)合SEDC工作原理及增加次同步振蕩阻尼的原理圖，可知SEDC控制器需要 優(yōu)化的參數(shù)為相移環(huán)節(jié)的相移角度和增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)。
[0027] 為實現(xiàn)對上述的相移角度和增益參數(shù)的優(yōu)化，本實施方式提供了一種基于遺傳算 法的SEDC控制器參數(shù)優(yōu)化方法，如圖4所示，包括：采用遺傳算法優(yōu)化SEDC控制器的相移 環(huán)節(jié)的相移角度，確定最優(yōu)相移角度；以及在不考慮勵磁系統(tǒng)輸出限幅的條件下優(yōu)化SEDC 控制器的增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)，和在考慮勵磁系統(tǒng)輸出限幅的條件下優(yōu)化SEDC控制器的 增益環(huán)節(jié)的增益參數(shù)，并將兩種條件下優(yōu)化得到增益參數(shù)的較小值作為最優(yōu)增益參數(shù)。
[0028] 本實施方式中，也可采用現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)方法優(yōu)化所述增益參數(shù)，在增益參數(shù)確 定的情況下，可只進(jìn)行相移角度的優(yōu)化，采用遺傳算法獲得最優(yōu)相移角度。
[0029] 下面從相移角度優(yōu)化和增益參數(shù)優(yōu)化兩個方面