一種大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩控制器設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體設(shè)及一種大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩控 制器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的措施主要可W分為二次系統(tǒng)對策和一次系統(tǒng)對策。二次 系統(tǒng)的對策主要為裝設(shè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PowerSystemSt油ilizer，PSS)，是目前抑制低 頻振蕩最主要的方法；一次系統(tǒng)對策主要包括減少重負(fù)荷輸電線、縮短送受端的電氣距離、 采用高壓直流輸電化i曲VoltageDirect化rrent，HVDC)W及在輸電線上裝設(shè)柔性交流 輸電系統(tǒng)（FlexibleACTransmissionSystem,FACT巧?？紤]到光伏發(fā)電系統(tǒng)與FACTS同 樣基于電力電子變換器，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)上具有相似性，因此光伏發(fā)電在功能上也 具備抑制低頻振蕩的潛力。
[0003]目前利用光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的控制方法是采集同步發(fā)電機(jī)功角、輸 電線路有功功率等信號，通過反饋控制光伏電站輸出的有功和無功功率，達(dá)到抑制振蕩的 目的。對于光伏阻巧低頻振蕩的結(jié)果分析大部分是在完成控制器設(shè)計(jì)后進(jìn)行的，如果最終 控制效果不佳，就無法解釋是由于控制器設(shè)計(jì)不合理還是因?yàn)橄到y(tǒng)本身就是難W控制的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩控制器設(shè) 計(jì)方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻 振蕩控制器設(shè)計(jì)方法，一種大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩控制器設(shè)計(jì)方法，具體包 括W下步驟：
[0006]S1.W光伏電站輸出有功功率P和無功功率Q為輸入向量化曲T，同步發(fā)電機(jī)功角 5和光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓Um為輸出向量（S，Um)T，建立系統(tǒng)的MIM0小信號模型，得到系統(tǒng)函數(shù) 矩陣Gk);
[0007]S2.計(jì)算G(s)的相對增益陣列RGA;
[000引 S3.計(jì)算RGA數(shù)，確定配對方式；
[0009]S4.計(jì)算系統(tǒng)函數(shù)的條件數(shù)，條件數(shù)定義為最大奇異值巧G)與最小奇異值互佑） 之比巧G.)/刮G):為保證系統(tǒng)非病態(tài)，丫似< 10;根據(jù)條件數(shù)的頻率響應(yīng)確定分 散控制時(shí)的帶寬。
[0010]S5.根據(jù)步驟S4中確定的帶寬設(shè)計(jì)控制器。
[0011]選優(yōu)的，在步驟S1中對化曲哺（S，Um)喘行尺度變換，則 其中Spy表示光伏電站額定容量；AP表示有功功率
? 的變化量；AQ表示無功功率的變化量；A5表示同步發(fā)電機(jī)功角的變化量；AUm表示光伏 并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化量；A5m。,表示同步發(fā)電機(jī)功角的最大變化量；AUmm"表示光伏并網(wǎng)點(diǎn) 電壓的最大變化量。
[0012] 選優(yōu)的，所述系統(tǒng)函數(shù)


其中E'。為q軸的暫態(tài)電動勢，5為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的功角，Um為光伏電站 > 并網(wǎng)點(diǎn)電壓，0為光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓Um與發(fā)電機(jī)暫態(tài)電動勢E'。之間的相位差，U,為大電網(wǎng) 電壓，為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)到光伏并網(wǎng)點(diǎn)之間的線路電抗，X2為光伏并網(wǎng)點(diǎn)到大電網(wǎng)之間的 線路電抗，P和Q分別為光伏電站輸出的有功和無功功率，下標(biāo)"0"特指穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)下的值， Tj為發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，D為阻巧系數(shù)。
[0014] 選優(yōu)的，在步驟S3中，計(jì)算對角配對的RGA數(shù)
巧非對角配對的 RGAI
選小者對應(yīng)的配對方式為最優(yōu)。
[0015] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)只能單獨(dú)W抑制低頻振蕩或者維持并網(wǎng)點(diǎn)電壓穩(wěn)定進(jìn)行分析進(jìn)而設(shè)計(jì) 控制器，沒有綜合考慮功角和電壓控制之間的禪合。本發(fā)明通過多變量反饋控制，在設(shè)計(jì)控 制器時(shí)同時(shí)考慮了功角和電壓因素，確保了功角和電壓振蕩能同時(shí)得到抑制。
【附圖說明】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述，其中：
[0018]圖1為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)小信號模型結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖2為輸出向量平面圖為；
[0020] 圖3為對角配對的RGA頻率響應(yīng)；
[0021] 圖4為非對角配對的RGA頻率響應(yīng)；
[002引圖5為條件數(shù)丫似的頻率響應(yīng)；
[0023] 圖6為無阻巧和有阻巧控制時(shí)的功角振蕩對比；
[0024] 圖7為無阻巧和有阻巧控制時(shí)的電壓振蕩對比；
[00巧]圖8為本明所述方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]W下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027] 如圖8所示，一種大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩控制器設(shè)計(jì)方法，具體包 括W下步驟：
[002引 S1.W光伏電站輸出有功功率P和無功功率Q為輸入向量化曲T，同步發(fā)電機(jī)功 角和光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓Um為輸出向量（S，Um)T，建立系統(tǒng)的MIM0小信號模型，得到系統(tǒng)函數(shù) 矩陣G(s)，即
[0029]
[0030] 所述系統(tǒng)函數(shù)通過W下方法獲得：
[0031] 考慮電機(jī)功角方程，電磁功率P。為
[00礎(chǔ)
（AI，
[003引將式（A1)線性化
[0037] 0。和Um。中的下標(biāo)"0"特指穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)下的值，下面設(shè)及到的寫法也統(tǒng)一采用該 種表示方式。
[0038] 若不考慮原動機(jī)機(jī)械功率波動，即A Pm= 0,則發(fā)電機(jī)經(jīng)典二階模型線性化后可寫 為如下形式
[0039] 了盧2 A 5 +Ds A 5 + A Pe= 0 (A4)
[0040] 上式中T,為發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，D為阻巧系數(shù)，其中T,是有名值，D和AP。為 標(biāo)么值。
[0041] 設(shè)光伏電站輸出的有功和無功功率分別為P和Q，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率平衡關(guān) 系得到
[0045]聯(lián)立（A2)和（A6)，可得
[0059] 將式（A7)代入（A12)，可得：
[0060]AUm=H1A?+&AQ+&A5 (A14)
[00川其中
[0062]
[0063]聯(lián)立式（A2)、（A4)、（A7)和（A14)，可得
[0069]將（A16)和（A18)聯(lián)立寫為矩陣形式
[0073] 輸入輸出變量的尺度變換：目的在于使得輸入輸出變量的幅值小于1，通?？蒞 除W預(yù)計(jì)最大值或者允許的最大變化值。對于AP和AQ，可W將其除W光伏電站額定容量 Sp^即
[0074] AP*= AP/Spv
[0075] AQ*=AQ/Spv
[0076] 對于A5和AUm，若無法確定其最大值，可暫不進(jìn)行尺度變換。
[0077] 由于光伏電站只能輸出有功，而無功可正可負(fù)，因此輸入向量（Apt，A(T)t的角度 變化