一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法.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CN105656042A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610176217.7(22)申请日2016.03.25(71)申请人江苏省电力公司地址210024江苏省南京市上海路215号申请人东南大学华北电力大学(72)发明人周涛罗建裕苏田宇陈中任必兴(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人黄成萍(51)Int.Cl.H02J3/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法(57)摘要本发明公开了一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，用于评定UPFC控制器间交互影响的强弱程度。其技术方案是：在稳态运行点对电力系统非线性系统状态方程泰勒级数展开，并保留二阶非线性项；进一步进行若当变换、规范型变换，计算非线性交互影响指标；在比较不同工况下非线性交互影响指标后，得出最终结论。本发明的UPFC控制器间交互影响分析方法，可以在直流电压控制器、交流电压控制器、潮流控制器不同状态(开环或闭环)下，对UPFC各控制器间交互影响强弱进行量化分析，为保证UPFC正常运行提供依据。CN105656042ACN105656042A权利要求书1/3页1.一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，其特征在于：依据系统非线性状态方程，利用规范型理论，分别计算不同工况下含UPFC控制器的系统非线性交互影响指标，比较不同工况下系统非线性交互影响指标的大小，进而判断UPFC控制器间交互影响的强弱，具体包括如下步骤：(1)收集系统中发电机与励磁系统参数、输电线路参数和UPFC参数，计算当前工况下状态变量与代数变量的稳态值，得到当前工况下含UPFC控制器的系统非线性状态方程：其中：x＝[x1x2…xi…xn]，xi是系统的第i个状态变量，是x的一阶导数；f(x)＝[f1f2…fi…fi…fn]，fi是f(x)中的第i个方程；(2)对含有UPFC控制器的系统非线性状态方程在稳态点进行泰勒级数展开，并保留到二阶非线性项，可以得到：其中：A是系统非线性状态方程的雅克比矩阵，A中第i行第j列的元素为Hi是二阶偏导数的海森矩阵，Hi中第j行第k列的元素为xT是x的转置；计算A的特征值矩阵Λ＝[λ1λ2…λj…λn]，左特征向量V和右特征向量U，λj对应系统的第j个振荡模态；(3)假设存在x＝UY变换，将x＝UY带入式(2)进行若当变换，计算若当型系数TTj其中：Y是若当变量，Y＝[y1y2…yj…yn]，是yj的一阶导数；YCY是中的二次项，Cj是YTCjY中的系数矩阵，Cj中第k行第l列的元素为VT是V的转置，是VT中第j行第i列的元素；(4)进行规范型变换，并计算规范型系数：Y＝z+h(z)(5)其中：z是规范型变量，z＝[z1z2…zj…zn]；h(z)是以n个矩阵为元素的向量，h(z)中第j个矩阵的第k行第l列的元素为(5)通过求解非线性优化问题获得z的初始值z0：2CN105656042A权利要求书2/3页ming(z0)＝z0+h(z0)-Y0(6)其中：Y0是Y的初始值；(6)评价当前工况下，系统的第j个振荡模态下的非线性交互影响指标index(j)：其中：zk0、zl0、zj0分别为zk、zl、zj的初始值；(7)针对不同工况重复步骤(1)～(6)，得到不同工况下系统的第j个振荡模态下的非线性交互影响指标；针对UPFC上某一个控制器，所有控制器均闭环得到的非线性交互影响指标与该控制器单独闭环得到的非线性交互影响指标差值越小，则认为该控制器与UPFC上其他控制器的交互影响越弱，反之越强。2.根据权利要求1所述的UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，其特征在于：在含有一台UPFC和m台发电机的电力系统中，发电机采用三阶模型，励磁系统采用一阶模型，UPFC控制器采用9阶模型；第i台发电机的状态方程包括：式(8)中的代数变量通过式(9)求得：式中：δi为第i台发电机转子相对于同步参考轴的角位移，ωi是第i台发电机的转速，ω0为同步转速；Mi为第i台发电机的转子运动惯性常数，Di为第i台发电机的转子运动阻尼系数；Pmi和Pi分别为第i台发电机的输入机械功率和输出电磁功率；Eqi'为第i台发电机的交轴暂态电动势，Eqi为第i台发电机对应实际励磁电流的空载电动势，Efd0i为第i台发电机对应于励磁电压作用下的励磁电流强制分量的空载电动势，Efdi'为第i台发电机自动电压调节器的输出电压；Td0i'为第i台发电机的励磁绕组本身的时间常数；Vgi为第i台同步发电机的机端电压幅值，Vrefgi为第i台发电机的机端电压的给定参考值；KA