一種含多臺風機的電力系統的阻尼控制的方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及風電控制技術領域，更為具體地說，設及一種含多臺風機的電力系統 的阻尼控制方法和系統。
【背景技術】
[0002] 隨著化石能源的不斷緊缺，風電成為各國未來能源戰略的重要發展方向。風電具 有潔凈W及成本低廉等特點，且風力發電已經成為世界上公認的最接近大規模商業化的可 再生能源技術之一。
[0003] 然而，隨著大規模風電等新能源的并網，遠距離大容量電力外送過程中，有可能惡 化電力系統阻尼特性，同時風電存在波動性、隨機性W及間歇性等特點，會引發電力系統低 頻振蕩，威脅電網安全穩定運行。為了抑制低頻振蕩，已有文獻通過外加儲能裝置、增強網 架等一次系統策略增強電力系統阻尼，W抑制低頻振蕩，但上述方式成本較高，難W大規模 應用。相比之下，在二次系統通過附加阻尼控制環改變輸出功率的相位、幅值W增加阻尼的 附加阻尼控制方式，具有經濟和易工程實現等優點。
[0004] 目前，風機對電網系統擾動響應不大，永磁同步風機基本無響應，雙饋風機響應同 樣有限，故有必要對風機附加阻尼控制器W提高風機的響應，進一步提高電力系統阻尼。實 際電力系統中不同地點的并網風電場對電力系統低頻振蕩的抑制效果差異大，含多臺風機 的電力線系統中附加阻尼控制器的設置位置不佳、協調控制不強，對電力系統低頻振蕩的 抑制效果不強。
[000引綜上所述，如何優化多臺風機附加阻尼控制器的協調阻尼控制W提高系統的阻尼 成為目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種多臺風機協調阻尼控制的技術方案，W解決【背景技術】中 所介紹的現有技術的含多臺風機的電力線系統中附加阻尼控制器參數不優，協調控制不 強，對電力系統低頻振蕩的抑制效果不強的問題。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：
[0008] 本發明提供了一種含多臺風機的電力系統的阻尼控制方法，該阻尼控制方法包 括：
[0009] 同步測量所述電力系統的風機聯絡線功率信號和區域間交流聯絡線功率信號，得 到多個測量時刻對應的風機聯絡線功率信號序列和區域間交流聯絡線功率信號序列；
[0010] 去除所述風機聯絡線功率信號序列和所述區域間交流聯絡線功率信號序列的直 流分量，分別得到風機聯絡線功率波動信號序列和區域間交流聯絡線功率波動信號序列；
[0011] W所述風機聯絡線功率波動信號序列作為模型輸入，所述區域間交流聯絡線功率 波動信號序列作為模型輸出，結合電力系統的子空間狀態空間辨識算法，構建所述電力系 統狀態空間模型，其中，所述電力系統狀態空間模型包括電力系統的系統矩陣、輸入矩陣、 輸出矩陣和前饋矩陣；
[0012] 根據所述電力系統狀態空間模型計算所述系統矩陣的主導振蕩模式，所述主導振 蕩模式為電力系統系統狀態對應的阻尼最弱的振蕩模式；
[0013] 獲取每個風機的風機聯絡線功率波動信號序列對所述主導振蕩模式的能控性；
[0014] 根據所述能控性的大小，選取預定數量的風機裝設附加阻尼控制器；
[0015] 采用相位補償法設計附加阻尼控制器模型，W所述區域間交流聯絡線功率波動信 號序列作為所述附加阻尼控制器的輸入信號，輸出風機轉速調整信號；
[0016] 根據所述風機轉速調整信號，使用風機變流器的控制器的有功功率控制環提高所 述阻尼。
[0017] 優選地，所述含多臺風機的電力系統的阻尼控制方法還包括：
[0018] 根據風機聯絡線功率波動信號序列的能控性大小，調整所述附加阻尼控制器的控 制器增益；
[0019] W所述主導振蕩模式的阻尼最大化為目標，使用粒子群算法對所述附加阻尼控制 器的待優化參數進行優化，得到所述附加阻尼控制器的最優參數；
[0020] 使用所述最優參數調整所述附加阻尼控制器，對所述區域間交流聯絡線功率波動 信號序列進行相位補償和增益調節，輸出最優風機轉速調整信號。
[0021] 優選地，所述W所述風機聯絡線功率波動信號序列作為模型輸入，所述區域間交 流聯絡線功率波動信號序列作為模型輸出，結合電力系統的子空間狀態空間辨識算法，構 建所述電力系統狀態空間模型，具體包括：
[0022] 根據所述風機聯絡線功率波動信號序列、區域間交流聯絡線功率波動信號序列W 及所述電力系統的系統狀態之間關系，構建前向迭代形式的電力系統狀態空間模型，所述 電力系統狀態空間模型包括電力系統的系統矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣和前饋矩陣；
[0023] 根據得到的各個測量時刻對應的所述風機聯絡線波動信號序列和所述區域間交 流聯絡線波動信號序列W及各個測量時刻的系統狀態，構建電力系統的輸入、輸出和系統 狀態漢克爾矩陣；
[0024] 聯立所述輸入、輸出和系統狀態漢克爾矩陣W及所述前向迭代形式的電力系統狀 態空間模型，得到簡化電力系統狀態空間模型，其中，所述簡化電力系統狀態空間模型包括 廣義能觀性矩陣；
[0025] 根據所述簡化電力系統狀態空間模型計算子空間斜投影，對所述子空間斜投影進 行奇異值分解，求解所述廣義能觀性矩陣；
[0026] 根據所述廣義能觀性矩陣求解所述電力系統狀態空間模型的系統矩陣、輸入矩 陣、輸出矩陣和前饋矩陣。
[0027] 優選地，所述含多臺風機的電力系統的阻尼控制方法還包括：
[0028] 計算所述電力系統的系統矩陣的特征值矩陣和右特征向量矩陣；
[0029] 根據所述右特征矩陣計算所述電力系統狀態空間模型的左特征向量；
[0030] 將所述左特征向量乘W所述電力系統的輸入矩陣，計算所述風機聯絡線功率波動 信號序列對所述主導振蕩模式的能控性；
[0031 ]根據所述能控性的大小，選取預定數量的風機裝設附加阻尼控制器。
[0032]優選地，所述含多臺風機的電力系統的阻尼控制方法還包括：
[0033] 根據所述區域間交流聯絡線功率波動信號序列、風機轉速調整信號、控制器增益 W及補償環節參數的關系，建立附加阻尼控制器狀態空間模型，所述附加阻尼控制器狀態 空間模型包括附加阻尼控制器的系統矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣和前饋矩陣；
[0034] 聯立所述電力系統狀態空間模型和所述附加阻尼控制器狀態空間模型，構建閉環 系統狀態空間模型，其中，所述閉環系統狀態空間模型為所述附加阻尼控制器和所述電力 系統構成的閉環系統的狀態空間模型，所述閉環系統狀態空間模型包括閉環系統的系統矩 陣；
[0035] 根據所述閉環系統狀態空間模型計算所述閉環系統的系統矩陣。
[0036] 優選地，所述W所述主導振蕩模式的阻尼最大化為目標，使用粒子群算法對所述 附加阻尼控制器的待優化參數進行優化，得到所述附加阻尼控制器的最優參數，具體包括：
[0037] 確定所述附加阻尼控制器的待優化參數、待優化參數的約束條件和主導振蕩模式 對應的最大阻尼;其中，所述待優化參數包括控制器增益、相位補償的超前時間常數和滯后 時間常數；
[0038] 初始化所述附加阻尼控制器的待優化參數，獲取所述待優化參數的最優值和最大 阻尼；
[0039] 更新所述待優化參數的實際值和偏差量；
[0040] 根據所述閉環系統的系統矩陣計算各個待優化參數在所述主導振蕩模式對應的 實際阻尼；
[0041] 比較所述待優化參數在主導振蕩模式下對應的實際阻尼和最大阻尼的大小，根據 比較結果更新所述待優化參數的最優值和最大阻尼；
[0042] 查找滿足所述約束條件的待優化參數，作為最優參數調整所述附加阻尼控制器， W使所述電力系統在所述主導振蕩模式下的阻尼最大。
[0043] 根據本發明的第二方面，還提出了一種含多臺風機的電力系統的阻尼控制系統， 該阻尼控制系統包括：
[0044] 測量模塊，用于同步測量所述電力系統的風機聯絡線功率信號和區域間交流聯絡 線功率信號，得到多個測量時刻對應的風機聯絡線功率信號序列和區域間交流聯絡線功率 信號序列；
[0045] 處理模塊，用于去除所述風機聯絡線功率信號序列和所述區域間交流聯絡線功率 信號序列的直流分量，分別得到風機聯絡線功率波動信號序列和區域間交流聯絡線功率波 動信號序列；
[0046] 構建模塊，用于W所述風機聯絡線功率波動信號序列作為模型輸入，所述區域間 交流聯絡線功率波動信號序列作為模型輸出，結合電力系統的子空間狀態空間辨識算法， 構建所述電力系統狀態空間模型，其中，所述電力系統狀態空間模型包括電力系統的系統 矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣和前饋矩陣；
[0047] 計算模塊，用于根據所述電力系統狀態空間模型計算所述系統矩陣的主導振蕩模 式，所述主導振蕩模式為電力系統系統狀態對應的阻尼最弱的振蕩模式；
[0048] 獲取模塊，用于獲取每個風機的風機聯絡線功率波動信號序列對主導振蕩模式的 能控性；
[0049] 選取模塊，用于根據能控性的大小，選取預定數量的風機裝設附加阻尼控制器；
[0050]設計模塊，用于采用相位補償法設計所述附加阻尼控制器模型，W所述區域間交 流聯絡線功率波動信號序列作為所述附加阻尼控制器的輸入信號，輸出風機轉速調整信 號；
[0051 ]阻尼調節模塊，用于根據所述風機轉速調整信號，使用風機轉子側變流器的控制 器的有功功率控制環提高所述阻尼。
[0052] 優選地，所述含多臺風機的電力系統的阻尼控制系統還包括：
[0053] 增益調整模塊，用于根據風機聯絡線功率波動信號序列的能控性大小，調整所述 附加阻尼控制器的控制器增益；
[0054] 參數獲取模塊，用于W所述主導振蕩模式的阻尼最大化為目標，使用粒子群算法 對所述附加阻尼控制器的待優化參數進行優化，獲取所述附加阻尼控制器的最優參數；
[0055] 信號序列調節模塊，用于使用所述最優參數調整所述附加阻尼控制器，對所述區 域間交流聯絡線功率波動信號序列進行相位補償和增益調節，輸出最優風機轉速調整信 號。
[0056] 優選地，所述構建模塊具體包括:模型構建子模塊，用于根據所述風機聯絡線功率 波動信號序列、區域間交流聯絡線功率波動信號序列、所述電力系統的系統狀態之間關系， 構建前向迭代形式的電力系統狀態空間