CN105515016B - 一种低频振荡控制器的仿真验证方法 - Google Patents

一种低频振荡控制器的仿真验证方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低频振荡控制器的仿真验证方法，包括以下步骤：确定交流联络线随机功率波动特征指标；在实时仿真平台中搭建随机功率模型，用于模拟交流联络线随机功率波动特征指标；将随机功率模型与电力系统一次元件的控制系统结合，生成交流联络线随机功率波动；在交流联络线随机功率波动条件下，对低频振荡控制器进行仿真验证。本发明提出的低频振荡控制器的仿真验证方法方便的利用了发电机组或直流输电系统，使发电机组或直流输电系统成为交流联络线随机功率波动源，在交流联络线上附加了随机功率波动；利于对各种抑制交流联络线功率波动的低频振荡控制器的设计可靠性进行验证，使其在实际电网中能够有效应用。

Description

一种低频振荡控制器的仿真验证方法
技术领域
本发明涉及一种仿真验证方法，具体涉及一种低频振荡控制器的仿真验证方法。
背景技术
随着电网日新月异的发展，涌现出了许多新型的控制理论和控制算法，以对日益复杂庞大电网的安全稳定进行智能和高效的控制。这些新型控制算法在应用于工程实际之前，通常需要采用数模混合实时仿真装置进行仿真试验，对算法的可靠性以及有效性进行验证，以保证实际工程的顺利实施。
在大型同步电网建设初期，涌现出了许多抑制跨大区交流联络线功率波动的控制算法。这些控制算法在设计初期一般通过理论分析、离线计算来对算法的可行性和有效性进行研究，通常采用的离线分析软件包括BPA、PSASP、EMTDC、MATLAB等机电或电磁暂态程序。通常采用的离线验证方法为搭建算法适用的电网算例或实际电网，然后模拟引起联络线功率波动的故障，检测所开发算法在电网故障后能否有效抑制联络线功率波动。
上述离线验证通常是在电网理想稳态条件下，对所开发算法的有效性进行测试。这种方式下，在故障前及故障后整个过程中，整个电网或交流联络线上不存在随机功率波动，即电网中仅存在由设定故障引起的功率波动，这是一种偏理想的测试条件。实际上，由于电网中发电和负荷的频繁波动，跨大区互联电网交流联络线上存在较大的随机功率波动，根据调研，其波动幅值和波动频段均处在可对相应控制算法控制效果产生影响的范围，因此为了保证工程实施的可靠性，必须采取相应技术对实际系统运行条件下控制算法的有效性进行验证。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种低频振荡控制器的仿真验证方法，用于验证低频振荡控制器在电网实际运行条件下的控制性能，为实际工程应用提供技术依据。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种低频振荡控制器的仿真验证方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定交流联络线随机功率波动特征指标；
步骤2：在实时仿真平台中搭建随机功率模型，用于模拟交流联络线随机功率波动特征指标；
步骤3：将随机功率模型与电力系统一次元件的控制系统结合，生成交流联络线随机功率波动；
步骤4：在交流联络线随机功率波动条件下，对低频振荡控制器进行仿真验证。
所述步骤1中，交流联络线随机功率波动特征指标包括波动频率和波动幅值。
所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2-1：采用正弦波发生器和随机波形发生器分别产生正弦波形和随机波形，正弦波形的频率与幅值分别采用交流联络线随机功率波动特征指标中的波动频率与波动幅值；
步骤2-2：采用随机波形修正正弦波形的幅值；
步骤2-3：将随机波形与修正后的正弦波形相加，从而产生随机功率波动控制信号Ywave。
所述步骤3中，电力系统一次元件采用直流输电系统或发电机组。
将随机功率模型与直流输电系统的控制系统结合，即将随机功率模型输出的随机功率波动控制信号Ywave传输给直流输电系统的功率控制模块，与直流功率参考值Pref相加，使得直流输电系统输出的运行功率产生交流联络线随机功率波动，从而影响交流联络线传动功率。
将随机功率模型与发电机组的控制系统结合，即将随机功率模型输出的随机功率波动控制信号Ywave传输给发电机组的调速器模块，与调速器输出的机械功率Pm相加，使得发电机输出的电磁功率产生交流联络线随机功率波动，从而影响交流联络线传动功率。
所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1：在实时仿真平台中，对电力系统一次元件功率进行控制，使得交流联络线上出现与实际电网一致的随机功率波动；
步骤4-2：将交流联络线实测功率Pac传输给低频振荡控制器，低频振荡控制器输出直流功率调制信号Pmod；
步骤4-3：低频振荡控制器将直流功率调制信号Pmod传输给与交流联络线并列运行的其他直流输电系统；
步骤4-4：在实时仿真平台模拟电网故障，以实现在交流联络线随机功率波动条件下，验证低频振荡控制器在故障工况下抑制交流联络线功率波动的可靠性。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1)本发明提出的低频振荡控制器的仿真验证方法方便的利用了控制系统中的发电机组或直流输电系统，使发电机组或直流输电系统成为交流联络线随机功率波动源，在交流联络线上附加了随机功率波动；
2)本发明最终在交流联络线随机功率波动下对低频振荡控制器进行仿真验证，以验证低频振荡控制器在电网实际运行条件下的控制性能，为实际工程应用提供技术依据；
3)本发明利于对各种抑制交流联络线功率波动的低频振荡控制器的设计可靠性进行验证，使其在实际电网中能够有效应用。
附图说明
图1是本发明实施例中随机功率模型示意图；
图2是本发明实施例中与直流输电系统并列运行的交流联络线上产生的随机功率波动示意图；
图3是本发明实施例中交流联络线随机功率波动条件下对低频振荡控制器进行仿真验证的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提出一种低频振荡控制器的仿真验证方法，首先通过对实际电网联络线功率波形分析得到交流联络线随机功率波动特征指标，如波动幅值和波动频率；然后在实时仿真平台中搭建与实际随机功率波动波形高度近似的随机功率模型，并将其与电力系统一次元件的控制系统结合，来实现交流联络线随机功率波动；最终在交流联络线随机功率波动下对低频振荡控制器进行仿真验证，以验证低频振荡控制器在电网实际运行条件下的控制性能，为实际工程应用提供技术依据。
本发明提供一种低频振荡控制器的仿真验证方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定交流联络线随机功率波动特征指标；
步骤2：在实时仿真平台中搭建随机功率模型，用于模拟交流联络线随机功率波动特征指标；
步骤3：将随机功率模型与电力系统一次元件的控制系统结合，生成交流联络线随机功率波动；
步骤4：在交流联络线随机功率波动条件下，对低频振荡控制器进行仿真验证。
所述步骤1中，交流联络线随机功率波动特征指标包括波动频率和波动幅值。
如图1，所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2-1：采用正弦波发生器和随机波形发生器分别产生正弦波形和随机波形，正弦波形的频率与幅值分别采用交流联络线随机功率波动特征指标中的波动频率与波动幅值；
步骤2-2：采用随机波形修正正弦波形的幅值；
步骤2-3：将随机波形与修正后的正弦波形相加，从而产生随机功率波动控制信号Ywave。
所述步骤3中，电力系统一次元件采用直流输电系统或发电机组。
将随机功率模型与直流输电系统的控制系统结合，即将随机功率模型输出的随机功率波动控制信号Ywave传输给直流输电系统的功率控制模块，与直流功率参考值Pref相加，使得直流输电系统输出的运行功率产生交流联络线随机功率波动，从而影响交流联络线传动功率，与直流输电系统并列运行的交流联络线上产生的随机功率波动如图2。
将随机功率模型与发电机组的控制系统结合，即将随机功率模型输出的随机功率波动控制信号Ywave传输给发电机组的调速器模块，与调速器输出的机械功率Pm相加，使得发电机输出的电磁功率产生交流联络线随机功率波动，从而影响交流联络线传动功率。
如图3，所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1：在实时仿真平台中，对电力系统一次元件功率进行控制，使得交流联络线上出现与实际电网一致的随机功率波动；
步骤4-2：将交流联络线实测功率Pac传输给低频振荡控制器，低频振荡控制器输出直流功率调制信号Pmod；
步骤4-3：低频振荡控制器将直流功率调制信号Pmod传输给与交流联络线并列运行的其他直流输电系统；
步骤4-4：在实时仿真平台模拟电网故障，以实现在交流联络线随机功率波动条件下，验证低频振荡控制器在故障工况下抑制交流联络线功率波动的可靠性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定交流联络线随机功率波动特征指标；
步骤2：在实时仿真平台中搭建随机功率模型，用于模拟交流联络线随机功率波动特征指标；
步骤3：将随机功率模型与电力系统一次元件的控制系统结合，生成交流联络线随机功率波动；
步骤4：在交流联络线随机功率波动条件下，对低频振荡控制器进行仿真验证。
2.根据权利要求1所述的低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：所述步骤1中，交流联络线随机功率波动特征指标包括波动频率和波动幅值。
3.根据权利要求2所述的低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤2-1：采用正弦波发生器和随机波形发生器分别产生正弦波形和随机波形，正弦波形的频率与幅值分别采用交流联络线随机功率波动特征指标中的波动频率与波动幅值；
步骤2-2：采用随机波形修正正弦波形的幅值；
步骤2-3：将随机波形与修正后的正弦波形相加，从而产生随机功率波动控制信号Ywave。
4.根据权利要求3所述的低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：所述步骤3中，电力系统一次元件采用直流输电系统或发电机组。
5.根据权利要求4所述的低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：将随机功率模型与直流输电系统的控制系统结合，即将随机功率模型输出的随机功率波动控制信号Ywave传输给直流输电系统的功率控制模块，与直流功率参考值Pref相加，使得直流输电系统输出的运行功率产生交流联络线随机功率波动，从而影响交流联络线传动功率。
6.根据权利要求4所述的低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：将随机功率模型与发电机组的控制系统结合，即将随机功率模型输出的随机功率波动控制信号Ywave传输给发电机组的调速器模块，与调速器输出的机械功率Pm相加，使得发电机输出的电磁功率产生交流联络线随机功率波动，从而影响交流联络线传动功率。
7.根据权利要求1所述的低频振荡控制器的仿真验证方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1：在实时仿真平台中，对电力系统一次元件功率进行控制，使得交流联络线上出现与实际电网一致的随机功率波动；
步骤4-2：将交流联络线实测功率Pac传输给低频振荡控制器，低频振荡控制器输出直流功率调制信号Pmod；
步骤4-3：低频振荡控制器将直流功率调制信号Pmod传输给与交流联络线并列运行的其他直流输电系统；
步骤4-4：在实时仿真平台模拟电网故障，以实现在交流联络线随机功率波动条件下，验证低频振荡控制器在故障工况下抑制交流联络线功率波动的可靠性。
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