CN108923441B - 一种利用相频特性六点数值的pss参数优化整定方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法，该方法包括获取试验机组参与强相关振荡频率f0；根据所述强相关振荡频率f0对应的频率值，在预设的选取范围内，选择六个不同的频率值；将六个所述频率值分别代入试验机组的实际相频特性数据中，得到六个所述频率值分别对应的相位角值；利用优化模型，采用预设算法得到PSS补偿环节的时间常数最优值；将所述时间常数最优值确定为PSS参数的最优整定值。该方法整定的PSS参数在强相关振荡频段内相位补偿为最优，实现了PSS提供最有效的附加阻尼，最大提高了输电能力。

Description

一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法
技术领域
本申请涉及电力系统领域，尤其涉及一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法。
背景技术
随着西部大量机组的投运和电网的互联，远距离大容量输电的动态阻尼和输电能力下降，严重时导致区域电网发生低频振荡，威胁电网安全稳定运行。目前主要采用PSS(Power System Stabilizer，电力系统稳定器)来提高动态阻尼或抑制低频振荡，PSS是励磁系统的一个附加部件，它通过提取与振荡有关的信号产生附加信号，使发电机产生附加阻尼力矩，来提高系统的动态阻尼和各断面的输送能力，抑制低频振荡发生。
每台机组PSS的参数需要现场试验进行整定。工作人员仅将PSS参数在全频段进行整定(低频振荡全频段频率为0.2～2.5Hz)，在全频段的综合效果应该是最优的，但无法对PSS参数在强相关频率段内进行优化整定，无法保证PSS参数在强相关频率段内是最优的，从而导致造成该机组对系统提供的动态阻尼不足。
发明内容
本申请提供了一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法，以解决工作人员无法对PSS参数在强相关频率段内进行优化整定，无法保证PSS参数在强相关频率段内是最优，从而导致造成该机组对系统提供的动态阻尼不足的问题。
本申请提供一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法包括：
获取试验机组参与强相关振荡频率f0；
获取试验机组的实际相频特性曲线；
根据所述强相关振荡频率f0对应的频率值，在预设的选取范围内，选择六个不同的频率值；
将六个所述频率值分别代入试验机组的实际相频特性曲线中，得到六个所述频率值分别对应的相位角值；
分别计算PSS测量环节、隔离环节和比较环节在六个所述频率值分别对应的相位角值；
根据所述机组实际相频特性、PSS测量环节、PSS隔离环节、PSS比较环节在六个所述频率值分别对应的相位角值，利用优化模型，采用预设算法得到PSS补偿环节的时间常数最优值；
将所述时间常数最优值确定为PSS参数的最优整定值。
进一步地，所述优化模型为
Figure GDA0003149893110000021
Figure GDA0003149893110000022
Figure GDA0003149893110000023
其中：min F(T1,T2,T3,T4,T5,T6)为优化目标函数；s.t.为约束条件；T1～T6是PSS补偿环节的时间常数，为求解变量，Tmin,Tmax为其规定的最小值和最大值；
Figure GDA0003149893110000024
为PSS补偿环节在频率fi处的相位角；
Figure GDA0003149893110000025
为PSS测量环节、隔离环节和比较环节在频率fi处的相位角；
Figure GDA0003149893110000026
为机组试验相频特性在频率fi处的相位角；
Figure GDA0003149893110000027
为测量仪器在频率fi处的误差角，fi为选取的六个频率值中的任意一个值。
进一步地，所述预设算法为约束变尺度优化方法。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法，该方法整定的PSS参数在强相关振荡频段内相位补偿为最优，实现了PSS提供最有效的附加阻尼，最大提高了输电能力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供了一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法的方法流程图；
图2为PASS2A模型。
具体实施方式
参见图1，本申请提供一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法，包括：
步骤10：获取试验机组参与强相关振荡频率f0。
通过电力系统小扰动程序，分析试验机组参与强相关振荡频率f0。强相关振荡频率f0的选取范围为0.2～2.5Hz，即0.2Hz＜f0＜2.5Hz。
步骤11：获取试验机组的实际相频特性曲线。
实际相频特性是由测量仪器直接得到的试验相频特性，再考虑测量仪器的测量误差，得到修正后的机组相频特性，即机组的实际相频特性。例如，下表为A电站1#机组的试验相频特性。
Figure GDA0003149893110000031
Figure GDA0003149893110000041
Figure GDA0003149893110000051
下表是1#机组的测量仪器的测量误差
频率(Hz) 滞后角度(度)
0.2 -1.15
0.3 -1.72
0.4 -2.30
0.5 -2.89
0.6 -3.48
0.7 -4.08
0.8 -4.69
0.9 -5.31
1.0 -5.95
1.1 -6.59
1.2 -7.26
1.3 -7.94
1.4 -8.64
1.5 -9.36
1.6 -10.11
1.7 -10.88
1.8 -11.68
1.9 -12.52
2.0 -13.39
“-”表示滞后。例如：频率＝2.01416Hz在励磁系统发电机电磁回路中产生142.7891077度的滞后角。在试验时，由测量仪器直接生成的Excel文件获取试验相频特性，从而得到试验机组的实际相频特性曲线。
步骤12：根据强相关振荡频率f0，在预设的选取范围内，选择六个不同的频率值。
在实际相频特性曲线上找到强相关振荡频率f0相同的频率值，并在其附近按照预设的选取范围内选择六个不同的频率值。工作人员根据实际需求，可自行设定选取范围，但是自行设定的选区范围必须保证所选取的点在0.2～2.5Hz的频率范围内。一般为所述强相关振荡频率f0相差±0.5-1Hz的范围内进行选点。
步骤13：将六个所述频率值分别代入试验机组的实际相频特性曲线中，得到六个所述频率值分别对应的相位角值。
六个所述频率值与实际相频特性频率值一般不同，需要采用插值法得到六个所述频率值分别对应的相位角值。
步骤14：分别计算PSS测量环节、隔离环节和比较环节在六个所述频率值分别对应的相位角值。
参见图2，根据PSS传递函数分别计算PSS测量环节的相频特性、隔离环节的相频特性和比较环节的相频特性，以下以PSS2A模型为例。
PSS2A采用双输入信号，其中ω-ω0为机端角频率的偏差量，Pe-P0为电磁功率的偏差量，T1～T6为补偿环节的时间常数，S为数学领域中传统的拉普拉斯变换因子(S＝jω)，Kpss为增益。
(1)PSS测量环节
PSS的测量环节包括
Figure GDA0003149893110000061
和
Figure GDA0003149893110000062
环节，时间常数TrW和TrP均很小。一般整定TrW＝TrP＝0.02秒，Kr＝1。
将选定的六点频率数值分别代入，得到PSS测量环节对应的相位角。
(2)PSS隔离环节的相频特性
隔离环节包括
Figure GDA0003149893110000063
和
Figure GDA0003149893110000064
环节。采用角频率信号和电磁功率信号，PSS传递函数中的隔离环节的时间常数一般整定为：T1W＝4秒，T2W＝4秒，TP＝4秒。
将选定的六点频率数值分别代入，得到PSS隔离环节对应的相位角。
(3)PSS比较环节的相频特性
KS、T7、K组成比较环节，其参数一般整定为：T7＝4秒，KS＝T7/TJ(TJ为机组惯性时间常数)，K＝1。
将选定的六点频率数值分别代入，得到PSS比较环节对应的相位角。
(4)PSS滤波环节的相频特性
参数T8、T9、M、N的整定要满足该环节产生的角度大约为-360度，可取：T8＝0.1秒，M＝5，N＝1，T9＝0.012秒。
滤波环节用于高频滤波，低频振荡频率不考虑该环节的相频特性。
(5)PSS补偿环节的参数整定
补偿环节包括
Figure GDA0003149893110000071
和
Figure GDA0003149893110000072
环节。该环节产生的相位角为：
Figure GDA0003149893110000073
其中T1～T6为A电站1#机PSS补偿环节的时间常数。
(6)PSS限幅环节
为了避免大扰动时PSS起不良作用，在PSS出口加一个限幅环节，限幅值为：±(0.05～0.1)pu。
步骤15：根据所述机组实际相频特性、PSS测量环节、PSS隔离环节和PSS比较环节在该六点频率对应的相位角值，利用优化模型，采用预设算法得到PSS补偿环节的时间常数最优值。
所述优化模型为
Figure GDA0003149893110000074
Figure GDA0003149893110000075
Figure GDA0003149893110000076
其中：min F(T1,T2,T3,T4,T5,T6)为优化目标函数；s.t.为约束条件；T1～T6是PSS补偿环节的时间常数，为求解变量，Tmin,Tmax为其规定的最小值和最大值；
Figure GDA0003149893110000077
为PSS补偿环节在频率fi处的相位角；
Figure GDA0003149893110000078
为PSS测量环节、隔离环节和比较环节在频率fi处的相位角；
Figure GDA0003149893110000079
为机组试验相频特性在频率fi处的相位角；
Figure GDA00031498931100000710
为测量仪器在频率fi处的误差角，fi为选取的六个频率值中的任意一个值。
进一步地，所述预设算法为约束变尺度优化方法。约束变尺度优化算法是求解约束优化问题最有效的算法之一。
例如，采用上述的A电站1#机的数据，强相关振荡频率为0.55Hz，在其附近选择六点频率值0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8Hz。通过本发明的优化模型和求解方法，1#机PSS补偿环节时间常数T1～T6最优值的计算结果为：
T1＝0.6405秒，T2＝2.0000秒，T3＝0.1834秒，
T4＝0.0122秒，T5＝0.3001秒，T6＝0.0200秒。
步骤16：将所述时间常数最优值确定为PSS参数的最优整定值。
把该最优值整定于PSS装置中即可。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法，整定的PSS参数对强相关振荡有最优的相位补偿，实现了PSS提供最有效的附加阻尼，最大提高了输电能力。

Claims (2)

1.一种利用相频特性六点数值的PSS参数优化整定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取试验机组参与强相关振荡频率f0；
获取试验机组的实际相频特性曲线；
根据所述强相关振荡频率f0对应的频率值，在预设的选取范围内，选择六个不同的频率值；
将六个所述频率值分别代入试验机组的实际相频特性曲线中，得到六个所述频率值分别对应的相位角值；
分别计算PSS测量环节、隔离环节和比较环节在六个所述频率值分别对应的相位角值；
根据所述机组实际相频特性、PSS测量环节、PSS隔离环节、PSS比较环节在六个所述频率值分别对应的相位角值，利用优化模型，采用预设算法得到PSS补偿环节的时间常数最优值；所述优化模型为
Figure FDA0003188333370000011
Figure FDA0003188333370000012
Figure FDA0003188333370000013
其中：minF(T1,T2,T3,T4,T5,T6)为优化目标函数；s.t.为约束条件；T1～T6是PSS补偿环节的时间常数，为求解变量，Tmin,Tmax为其规定的最小值和最大值；
Figure FDA0003188333370000014
为PSS补偿环节在频率fi处的相位角；
Figure FDA0003188333370000015
为PSS测量环节、隔离环节和比较环节在频率fi处的相位角；
Figure FDA0003188333370000016
为机组试验相频特性在频率fi处的相位角；
Figure FDA0003188333370000017
为测量仪器在频率fi处的误差角，fi为选取的六个频率值中的任意一个值；
将所述时间常数最优值确定为PSS参数的最优整定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设算法为约束变尺度优化方法。
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基于实测相频特性的电力系统稳定器参数设计;李啸骢等;《电力系统及其自动化学报》;20170331;第29卷(第3期);28-34 *

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