用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107508307A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710818420.4(22)申请日2017.09.12(71)申请人国网宁夏电力公司电力科学研究院地址750001宁夏回族自治区银川市金凤区黄河东路716号申请人四川大学(72)发明人刘天琪曾雪洋毕悦李四勤张爽顾雨嘉田蓓李宏强(74)专利代理机构成都信博专利代理有限责任公司51200代理人张辉(51)Int.Cl.H02J3/36(2006.01)H02J3/38(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法(57)摘要本发明公开了一种用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法，针对送端电网大规模风电接入可能加剧火电厂次同步振荡的问题，首先利用TLS-ESPRIT算法辨识得到系统各次同步振荡模式下的低阶传递函数，然后结合ITAE指标与极大极小值原理得到被控系统控制目标，并用改进遗传算法寻优确定多通道自抗扰控制器(ADRC)参数，最后在PSCAD/EMTDC上搭建含风电的测试系统模型，仿真验证表明，所设计的次同步附加阻尼控制器在送端电网各种运行方式和故障情况下，都能有效抑制汽轮发电机组次同步振荡，具有较强鲁棒性，且低阶ADRC亦具有较好控制效果，适合于工程实际运用。CN107508307ACN107508307A权利要求书1/2页1.一种用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用机组作用系数法筛选出送端直流换流站附近最可能发生次同步振荡的电厂，在HVDC整流侧定电流处施加0.02p.u.阶跃扰动，取该电厂机组在有无小扰动时的转子角速度差为输出，利用TLS-ESPRIT算法对测试系统在有无风电场接入情况下进行振荡特性辨识；步骤2：利用6阶巴特沃兹带通滤波器将不同振荡模态分解到不同通道，并分别再次利用TLS-ESPRIT算法对所有振荡模式的系统模型进行辨识，通过平衡截断法降阶，保留各振荡模式对应主导极点，得到所有振荡模式对应的系统低阶传递函数；步骤3：将步骤2得到的所有振荡模式对应的系统低阶传递函数作为自抗扰控制的被控对象，采用改进遗传算法的自抗扰控制，设计多通道2阶自抗扰控制器；所述改进遗传算法的自抗扰控制中采用的改进遗传算法为：1)产生初始种群随机产生初始种群，个体采用浮点编码方式，染色体长度为待求参数[β01,β02,β03,β1,β2]的个数；2)确定适应度函数设置合理适应度函数是遗传算法整体寻优的重要环节；选用控制系统中的误差泛函评价指标：时间乘绝对误差积分准则作为自抗扰控制的控制目标，同时考虑被控对象的固有饱和特性，加权引入控制量受限因素，设定出综合考虑控制能量受限和误差泛函的多目标评价指标，如下式所示：其中，e(t)为控制误差，t为积分时间，umax、umin分别为控制量最大值和最小值，η为权重系数，η＞0；定义遗传算法最终适应度函数为：式中，矩阵C为系统的运行条件矩阵；R1为所有可能的控制器参数的集合，R2为所有可能的运行条件的集合；3)遗传操作a)选择：计算种群中各个体的适应度值，并以优劣排序选出精英父代；b)交叉、变异：选用交叉、变异概率按下式进行自适应调节：式中，P为交叉概率Pc或变异概率Pm，fmax为种群最大适应度值，favg为每代群体的平均适应度值，f为将要交叉或变异的个体的适应度值；k1,k2取区间(0,1)内的值；根据需求分别取不同的k1,k2值来计算Pc、Pm，进而自适应地调整Pc和Pm。2CN107508307A权利要求书2/2页2.如权利要求1所述的用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法，其特征在于，在步骤2中利用6阶巴特沃兹带通滤波器将不同振荡模态分解到不同通道后，能对某个振荡模式提供正阻尼，而不会对其他振荡模式提供负阻尼或者激发新的振荡模式。3CN107508307A说明书1/7页用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法技术领域[0001]本发明属于高压直流输电领域，特别是一种风火打捆外送系统次同步振荡的改进自抗扰直流附加阻尼控制方法。背景技术[0002]随着新能源开发规模地逐年增大，以风电为代表的新型能源大量接入以火电为主的传统电力系统，这给次同步振荡(subsynchronousoscillation，SSO)研究带来了新的挑战。高压直流输电(highvoltagedirectcurrunt，HVDC)可能引发汽轮发电机组的次同步扭振，导致机组大轴的疲劳累积甚至断裂，严重威胁电力系统的稳定运行(李兴源.高压直流输电系统[M].北京：科学出版社，2010：177-183.)。风电接入后，风电、火电和HVDC之