專利名稱：電力系統(tǒng)中的阻尼機電振蕩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與多個發(fā)電機和用戶互連的電力系統(tǒng)中的阻尼機電振蕩的領(lǐng) 域。本發(fā)明從權(quán)利要求1的前序中所述的控制電力系統(tǒng)中功率流的方法出發(fā)。
背景技術(shù)：
繼現(xiàn)在正在進行中的對電力市場的解除管制之后，從腳巨離處的發(fā)電機向 本地用戶傳輸負荷和輸送電力已成為通常的做法。由于電力公司之間的競爭和
逐漸出現(xiàn)的對優(yōu)化資產(chǎn)的需要，大量增加的電力ilil現(xiàn)有電網(wǎng)傳輸，從而必然 導(dǎo)致了部分電力傳輸系統(tǒng)的擁堵、傳輸瓶頸和/或振蕩。從這方面說，電力傳輸 網(wǎng)絡(luò)是高度動態(tài)的，而響應(yīng)于電網(wǎng)狀態(tài)的改變，就需要重新分配由發(fā)電單元所 注入的負載或電能、不同傳輸路徑上的功率流。這樣的調(diào)節(jié)根據(jù)傳輸電網(wǎng)的現(xiàn) 有拓撲和電流瞎況而作出，^iMil所謂的功率流控制體(PFD， Power Flow Control Devices)而作出。這些裝置被安裝在輸電線站以用于調(diào)節(jié)各條傳輸線中 的功率流，從而導(dǎo)引電能以安全、穩(wěn)定和均衡的方式在傳輸電網(wǎng)內(nèi)的很多條輸 電線中傳輸。PFD —般可以包括機械構(gòu)件且其設(shè)定值隨小時時標來更新。
作為實例，未公布的國際專利申請PCT/CH2005/000125涉及傳輸電網(wǎng)中功 率流管理的課題，其由橫跨具有不同價格和減需求等級的多個區(qū)域的電力系統(tǒng) 的整合而引起。例如串聯(lián)電容，相角調(diào)節(jié)器，移相M器(PST)或柔性交流傳 輸系統(tǒng)(FACTS)裝置的PFD增進了傳輸電網(wǎng)的動態(tài)特性。這些設(shè)備被設(shè)計用 來輸出無功功率以保持電壓和增強穩(wěn)定性，從而使得傳輸線能夠承擔(dān)接近其臨 界熱容量的負荷。
基于功率電子半導(dǎo) 件且不含機械開關(guān)的快速網(wǎng)絡(luò)控制器或功率流控制 裝置(PFD)使得響應(yīng)時間可以在毫秒的范圍以內(nèi)。它們包括前述的柔性交流 傳輸系統(tǒng)(FACTS)裝置和高壓直流(HVDC)裝置，但除了這些裝置還可包 括其它裝置。HVDC裝置包括用于生成或消耗有源功率的功,換器或電壓源 轉(zhuǎn)換器，這些轉(zhuǎn)換器基于由控制信號分別單獨控制的眾多半導(dǎo)體器件或模塊而 構(gòu)成，其中控制信號由轉(zhuǎn)換器控制單元的門極驅(qū)動或其它控制硬件而生成。
通常，互連數(shù)臺交流發(fā)電機的傳輸電網(wǎng)中的機電振蕩具有小于數(shù)赫茲的頻 率且只要其是衰減的就能被接受。其由系統(tǒng)負荷的正常小幅改變而起動，并且 是任一電力系統(tǒng)都具有的特性。頻繁的小幅振蕩將導(dǎo)致發(fā)電廠設(shè)備特別是調(diào)速 器伺服設(shè)備的磨損和，。當(dāng)電力系統(tǒng)的運行點例如由于緊隨發(fā)電機，負載和/ 或傳輸線的連接或斷開的新功率流分配而改變時，可能會發(fā)生不充分的阻尼振 蕩。同樣地，數(shù)個現(xiàn)有電網(wǎng)的互連也會引起不充分的阻尼振蕩，即使在其互連
之前后者未單獨出現(xiàn)任何不好的阻尼振蕩。在這些情況下，數(shù)MW的傳輸功率 的增加都將導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)振蕩和非穩(wěn)態(tài)振蕩之間的差別，該差別有可能弓l起系統(tǒng)崩 潰或?qū)е率Р?，失去關(guān)聯(lián)并最終導(dǎo)致不能向用戶供電。不斷監(jiān)視電力系統(tǒng)有助 于電網(wǎng)運行人員準確評估電力系統(tǒng)狀態(tài)并通過采取適當(dāng)動作例如連接特殊設(shè)計 的阻尼設(shè)備 免全黑。
在專利申請EP-A 1 489 714中，系統(tǒng)量或信號例如電網(wǎng)選定節(jié)點處電壓或 電流的幅值或相角被采樣，且代表電力傳輸系統(tǒng)行為或其特定方面的參數(shù)模型 的參數(shù)被估算。該戰(zhàn)呈以適應(yīng)方式執(zhí)行，艮卩，每次當(dāng)檢測至噺的系統(tǒng)量的值時， 該模型的參數(shù)就被回歸(recursively)更新。最終，由估算得至啲該模型的參數(shù)， 計算振蕩模式下的參數(shù)，并量化其振蕩頻率和阻尼特性，并將振蕩頻率和阻尼 特性呈現(xiàn)給運行人員。與依賴于對在數(shù)^H中的時間窗口中所采集的并僅在該時 間窗口結(jié)束時計算得到的采樣數(shù)據(jù)的分析的非適應(yīng)性識別過程相比，該過程能 夠幾乎即時的分析電力系統(tǒng)的振蕩狀態(tài)。
在M. Larsson等人的文章"Improvement of Cross-border Trading Capabilities through Wide-area Control of FACTS (通過FACTS的廣域控制提高跨界交易能 力)"(Proceedings of Bulk Power System Dynamics and Control VI^ 22-27 August^ Cortina D 'Ampezzo， Italy, 2004)中，提出了多個FACTS裝置的協(xié)同工作。次 級控制環(huán)基于全局,域信息生鵬于初級FACTS控制器的設(shè)定值。后者包括 來自包含較大數(shù)量的相量測量單元(PMU)的廣域測量系統(tǒng)的狀態(tài)快照 (snapshot).隨后對FACTS設(shè)定值的數(shù)學(xué)優(yōu)化相對于載荷能力標準，電壓安全
評估和/繊確穩(wěn)定裕度而實時發(fā)生。
E. Lerch等人的文章"Advanced SVC control for damping power system oscillations"(正EE Transactions on Power Systems, Vol. 6, No. 2, May 1991， pages:524-535， ISSN: 0885-8950)提出艦弓l入反映電力系統(tǒng)振蕩的信號，利用
由對靜止無功,M嘗器本身所在位置處的局部狀態(tài)^S (電壓和功率)的測量所 估算得到的相位角信號來改進靜止無功補償(SVC)控制。通過采用開關(guān)控制 (bang-bang control)和附加的濾波器從具有預(yù)知振蕩頻率的機電振蕩信號中消 除干擾信號，可以超ij最大阻尼。
S.G Johansson等人在Cigre General session 2004, Paper B4-204, Paris上的文 章"Power System Stability Benefit With Vsc Dc-Transmission Systems"中探討了 電壓源換流器(VSC) HVDC傳輸可控性的不同方面。特別地，該鄉(xiāng)裝置的 有功和無功功率控制的自由度，以及其對傳輸系統(tǒng)的影響被論述。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的Jiil31魯棒方式和少量的外加設(shè)備來阻尼電力傳輸網(wǎng) 絡(luò)中的機電功率振蕩。這些目的ilil根據(jù)權(quán)利要求1和7的用于控制電力系統(tǒng) 中功率流的方法和控制裝置來實現(xiàn)。更優(yōu)選的實施例通過從屬專利權(quán)利要求而 變f號楚。
根據(jù)本發(fā)明，通過功率流控制裝置(PFD)或相似的基于快速動作電力電 子半導(dǎo)體元件的，^^執(zhí)行或完成電力系統(tǒng)中的電壓或功率流控制和功率振蕩 阻尼。換句話說，就阻尼機電振蕩和控制功率流來說后者被同時控制。為達到 該目的，根據(jù)適當(dāng)?shù)牡诙到y(tǒng)信號，系統(tǒng)量或系統(tǒng)輸出變量生成關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài) 或系統(tǒng)運行點的信息。根據(jù)該信息，導(dǎo)出功率振蕩控制參數(shù)或PFD控制器的運 行點。該功率振蕩控制參數(shù)和第一系統(tǒng)信號或控制輸入被用于計算限定該PFD 的設(shè)置的控制命令，控制輸出或系統(tǒng)輸入變量。該功率振蕩控制參數(shù)4 來自 電力系統(tǒng)的額外的反饋信息，該信息被輸送給PFD控制器，輸送給PFD控制器 的還有通常與第一系統(tǒng)信號相比較的常規(guī)功率流控制參數(shù)或PFD控制器設(shè)定 值。
包括傳輸網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)的狀態(tài)，即其運行點，取決于多個例如斷路器和 傳輸線的網(wǎng)絡(luò)元件的狀態(tài)，即網(wǎng)絡(luò)的實際拓撲，和流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電流和功率流， 即網(wǎng)絡(luò)的實際電氣參數(shù)。在發(fā)生意外事故的情況下，變化的運行點可能導(dǎo)致弱 阻尼或者甚至不穩(wěn)定振蕩，這是因為對一個運行點產(chǎn)生滿意阻尼的一組控制參 數(shù)對另一個運行點可能不再有用。本發(fā)明通過以自適應(yīng)方式恰當(dāng)?shù)卦僬{(diào)節(jié)功率 振蕩控制參數(shù)考慮了運行點的變化或電力系統(tǒng)的新系統(tǒng)狀態(tài)。與靜態(tài)判定功率 振蕩控制參數(shù)相比，爐終增強了電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過程的魯棒性。
在本發(fā)明的第Hti^變型中，至少以期望的系統(tǒng)運行點變化的頻率，如每
5秒，對有關(guān)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的信息進行定期判定和對功率振蕩控制參數(shù)進行適應(yīng)性判
定或更新。這確保了該功率振蕩阻尼控制在任何時候都是有效的。由于并存功 率流控制的新的設(shè)定值通常會導(dǎo)軀行條件的變化，因此還需在所述設(shè)定值的 最新變化和功率振蕩控制參數(shù)的下一次定期更新之間施加有用的短暫延時。
在本發(fā)明的第二雌^M中，相量測量單元(PMU)以典型的10Hz鞭 高的頻率提供作為定時相量信號的第二系統(tǒng)信號。在該情況下功率振蕩控制參 數(shù)的自適應(yīng)判定也以相i腿率發(fā)生。如前所述，根據(jù)時變電力系統(tǒng)的實際像快 也可以以提前或在運行中指定的斷氐的速率對后者進行更新。
對即使單個相量信號也可以提供電力系統(tǒng)運行點的必要信息的發(fā)現(xiàn)為選擇 PMU的位置提供了空前的靈活性。由此，不再需要使用在PFD自身所在位置 處測量得到的第二系統(tǒng)信號^iS行操作。特別地，該PMU可，戯爐在，或該相 量信號可被選擇產(chǎn)生自，適當(dāng)選擇的電力系統(tǒng)的節(jié)點處，其顯著增強了該推薦 進程的精確度。
在本發(fā)明的有利實施例中，更新后的功率振蕩控制參數(shù)取自由模型參數(shù)的 實際值所表征的網(wǎng)絡(luò)模型。后者可以是完整的系統(tǒng)模型的一部分，其中該完整 的系統(tǒng)模型可以是任意復(fù)雜的模型并可提供包括其對控制命令的響應(yīng)的電力系 統(tǒng)動作的準確情況，從而啟動基于模型的控制。另一方面，可以先將該模型參 數(shù)壓縮至例如主要或最弱阻尼功率振蕩的頻率和阻尼的振蕩參數(shù)。這大大簡化 了對實際功率振蕩控制參數(shù)值的后續(xù)推導(dǎo)。


本發(fā)明的主題將參考在附圖中所述的優(yōu)選示范性實施例而在下文中更詳細 J^tfiW釋，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電力系統(tǒng)控制設(shè)備，
圖2描述了具有兩個FACTS裝置的電力系統(tǒng)，
圖3示出了Mil振蕩參數(shù)測定實現(xiàn)的直接適應(yīng)性控制方法，
圖4示出了MS于模型的控制器設(shè)計實現(xiàn)的間接適應(yīng)性控制方法，
圖5敘述了在具有和不具有POD控制的測試線中的功率流仿真，禾口
圖6敘述了在具有和不具有適應(yīng)性POD控制參數(shù)情況下的功率流仿真。
附圖中所使用的附圖標記及其含義以概要的形式在附圖標記列表中列出。原則上，附圖中相同的部分其附圖標記也相同。
具體實施例方式
盡管本節(jié)集中在柔性交流傳輸系統(tǒng)(FACTS)裝置上，但也應(yīng)明白不同結(jié) 構(gòu)的VSC高壓直流(HVDC)傳輸裝置也可用作快^制裝置并同樣十皿用 于本發(fā)明的目的。
圖1描述了用于功率流控制裝置(PFD)的控制器1，該控制器1包括用 于設(shè)定值3鵬和/或功率流控制的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器10和功率振蕩阻尼器(POD) 11。 控制器1產(chǎn)生并發(fā)出控帝倫令u來確定PFD或FACTS驢20的設(shè)置，其又作 用于電力系統(tǒng)2。從表征電力系統(tǒng)2的多個可觀測系統(tǒng)量y中，選擇器211和 212分別選擇第一和第二系統(tǒng)信號y,和y2。第一系統(tǒng)信號y,和相應(yīng)的設(shè)定值n 間的差被m給穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器10，該穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器10負責(zé)例如優(yōu)化電力系統(tǒng)2的傳 輸能力和通過對如電壓或功率流的量的慢設(shè)定值S鵬來最小化運行成本。被恰 當(dāng)選擇的第二系統(tǒng)信號y2被饋送給參數(shù)適配器3并由后者進行在線分析。該參 數(shù)適配器3實時地確定與電力系統(tǒng)2的當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的必要信息。該信息被用 來在線改編PODll的至少一個控制參數(shù)cp以,電力系統(tǒng)2中機電振蕩的阻 尼。
適用于所提到的t皿控制的典型FACTS裝置由功率半導(dǎo)皿件構(gòu)成并包 括，例如靜止無功補償器(SVC)，統(tǒng)一功率流控制器(UPFC)，晶閘管控制串 聯(lián)電容器(TSCS)，晶閘管控制移相變壓器(TCPST)，阻抗調(diào)制器，和串聯(lián)補 償電容器。電力系統(tǒng)控偉蜷l的雙重功能,常用由控制器的硬##1行的計算 豐;i^呈序來實現(xiàn)，其中穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器10和功率振蕩阻尼器(POD) 11分別涉及不同 的算法。第二系統(tǒng)信號y2優(yōu)先根據(jù)主要功率振蕩模式的可觀測性來lfe^擇，從 而信號y2通常不同于第一系統(tǒng)信號y!。后者一般為局部性的，艮P,在控制器l 自身所在處測量得到，而第二系統(tǒng)信號y2可以是鄉(xiāng)巨離的，即，在由選擇器212 所選擇的節(jié)點處測量得到，其中該節(jié)點位于在遠離控制器1的電力系統(tǒng)2的遠 距離處。 1〗來說，廣 測和控制(WAMC)系統(tǒng)包括不ilf共下文詳述的遠 距離系統(tǒng)信號y的相量測量單元(PMU)。在典型實施方式中，相M據(jù)y2至 少每100毫秒被測量一次，然而根據(jù)所使用的硬件平臺和所投入的計算能力， 以較低頻率對控制參數(shù)cp進行更新。設(shè)定值r! 一般每一刻鐘或更少時間被更新 一次。
圖2示出了包括電力傳輸網(wǎng)(粗線)，兩臺FACTS裝置20， 20'，兩臺發(fā) 電機22， 22'及廣域監(jiān)測(WAM)系統(tǒng)的電力系統(tǒng)2的M1。典型的FACTS裝 置包括代表變量導(dǎo)納的靜止無功補償器(SVC) 20和晶閘管控制串聯(lián)電容器 (TCSC) 20'。該WAM系統(tǒng)包括位于例如變電站間隔層的饋線g沿電力系 統(tǒng)傳輸線的支點處的三個相量測量單元(P而)21， 2F, 21"。這些P固以 例如電壓或電流的系統(tǒng)量y的幅值或相角的形式提供電力系統(tǒng)的快皿樣相量 抽樣。這^ft號在與選擇器212和參數(shù)適配器3相連的廣域監(jiān)測中心(未示出) 中被集中傳輸和采集。在發(fā)電機22'的附近還描繪有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS) 23， 該PSS基于電力系統(tǒng)的局m態(tài)提供反嫩發(fā)電豐鵬偉幡。但是，PSS23不能 檢測傳輸電網(wǎng)中的區(qū)域間機電振蕩。
圖3示出了如前述歐洲專利申請EP-A 1 489 714所述的基于對振蕩檢觀啲 實時算法來改進電力系統(tǒng)振蕩阻尼的所謂"直接"適應(yīng)性控制，在此并入該申 請的全部公開內(nèi)容作為參考。該算法實時地產(chǎn)生有關(guān)于當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的必要信 息，特別是主要功率振蕩模式，即具有最低相對阻尼比的模式的實際阻尼^和 頻率v 。該信息被直接用于在線修改控制參數(shù)cp以使得所識別的功率振蕩消失。 與其對應(yīng)的控制參數(shù)適配器3包括用于Mii至少一個模型參數(shù)mp估計電力系統(tǒng) 2的線性模型的模型估算器30。后者的值通過卡爾曼(Kalman)、搶波技術(shù)而被 在線修正，從而為電力系統(tǒng)模型估計第二系統(tǒng)信號的值》，該值從二次準則的 意義上來說最WI近測量值y2。該估計信號和測量信號之間的任何差值均被 參數(shù)適配器31所利用并導(dǎo)致模型參數(shù)mp的更新。換句話說，各時間步長中估 ^^莫型參數(shù)mp(t)的回歸計算基于新的測量信號y2(t)的值和前一次估算模型參數(shù) mp(t-l)的值，其中延時元件32防止新的測量信號y2(t)的值被即時發(fā)g模型估 算器30。
該更新或修正后的模型參數(shù)mp隨后作為由振蕩參數(shù)提取器33所進行的主 要振蕩模式的振蕩參數(shù)〖，v的提取或計算的基礎(chǔ)。這些振蕩參數(shù)最后基于下 文詳述的適當(dāng)?shù)倪?卩/或法則而由參數(shù)轉(zhuǎn)換器34轉(zhuǎn)換為改編的控制參數(shù)cp。 參數(shù)mp， cp的更新周期根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，即其運行點的變化頻率而提前或 在運行中指定。例如，當(dāng)以相同或更低的速率發(fā)出控制命令u時，每5秒更新 一次就已足夠，而不需每信號采樣周期更新一次，其中信號采樣周期通常為O.l 秒。
控制參數(shù)修正的詳細內(nèi)容在R. Sadikovic等人的文拿^ Application of FACTS Devices for Damping of Powe System Oscillations" (proceedings of the Power Tech conference2005,June27-30, St. PeteiburgRU)中指出，^fc并入該文章的內(nèi)容作 為參考。該文章提出了在運行情況改變時對適當(dāng)反饋信號的選擇和隨后對功率 振蕩阻尼(POD)的參數(shù)的適應(yīng)性調(diào)節(jié)。它基于線性化系統(tǒng)模型，其傳遞函數(shù) G(s)被擴展為N個留數(shù)(residue)的總和
該N個本征值A(chǔ),對應(yīng)于系統(tǒng)的N種振蕩模式，而特定模式下的留數(shù)R給 出了該模式的本征IW系統(tǒng)輸出y和輸入u間的反饋的靈敏度。當(dāng)運用反饋控 制H(s)時，初始系統(tǒng)G(s)的本征值義,.改變，由控制器弓胞的改變與留數(shù)R,成比 例。為了改進優(yōu)化阻尼，該本征值的改變必須朝向復(fù)平面的左半部分。由期望 的改變后的本征值位置^u，可以計算控制器增益K， K反比于留數(shù)R,。在本 發(fā)明的標記中，反饋控制H和系統(tǒng)G對應(yīng)于控制器1和電力系統(tǒng)2 。
圖4示出了戶;fi胃的"間接"適應(yīng)性控制。適配器3的模型估算器30被提供 給用于實際控制命令u的附加輸AJffiiM。這使得育瀕估算出電力系統(tǒng)2的完整 的和非常精確的動態(tài)模型，其中電力系統(tǒng)2包括控制命令u和系統(tǒng)信號y間的 關(guān)系，即在u和y控制下電力系統(tǒng)的實際動作行為。ilil該信息，識的系統(tǒng) 模型可在線《柳在由控制器設(shè)計器35執(zhí)行的基于模型的設(shè)計過程中，Itmi也 涉及在新運行點Pf逝的完整模型的線性化。最后控制器設(shè)計器35確定控制參數(shù) cp。該控制參數(shù)適應(yīng)化方案的詳細內(nèi)容可參見R. Sadikovic等人的文章 "Self-tuning Controller for Damping of Power System Oscillations with FACTS Devices " (Proceedings of the正EE PES General Meeting 2006, June 18-22， Montreal CA)，在此并入其公開的內(nèi)容作為參考。
圖5示出了在30秒的周期內(nèi)在電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特定測試線路中的有功功率 流，其中該電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于現(xiàn)有的實際網(wǎng)絡(luò)，因此比圖2所示的網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜 一點。該仿真示出了具有(實線)和不具有(虛線)POD控制的情況下，當(dāng)t =1秒時向相鄰線施加三相故障并在100ms后清除該故障后的有功功率流響應(yīng)。 該魏FACTS執(zhí)行機構(gòu)為晶閘管控制串聯(lián)W嘗器(TCSC)。顯然，當(dāng)4頓POD 控制時頻率為約1Hz的有功功率流振蕩的衰減比沒有j頓POD控制時更決速。
最后圖6示出了所提出的過程的有效性。所示仿真與圖5中的電力系統(tǒng)具 有POD控制時的情況相對應(yīng)，但其處于略微改變的運行點處，該變化的運行點 與由未工作的第三線路所引起的不同網(wǎng)絡(luò)拓撲有關(guān)。再次向測試線路的相鄰線 路施加三相故障，并記錄下在90秒的周期內(nèi)測試線路中的有功功率流。在該情 況下當(dāng)釆用以前的或舊的控制參數(shù)cp的值時，不會產(chǎn)生振蕩的阻尼衰減(虛線)。 另一方面，當(dāng)隨著網(wǎng)絡(luò)拓撲的改變而對控制參數(shù)進行適應(yīng)性調(diào)節(jié)并采用新的值 時，可以獲得令人滿意的功率振蕩的衰減(實線)。
本發(fā)明還提出了一種控制電力系統(tǒng)(2)的方法，其包括步驟(a)到(g): (a)測Sm—系統(tǒng)信號(y》，(b)基于第一系統(tǒng)信號(yi)計算控制命令(u)， (c)對柔性交流傳輸系統(tǒng)(FACTS)裝置(20)施加控制命令(u)以控制電 力系統(tǒng)(2)中的功率流，(d)測量第二系統(tǒng)信號(y2)， (e)基于第二系統(tǒng)信號 (y2)確定控制參數(shù)(cp)， (f)基于控制參數(shù)(cp)計算控制命令(u)，以及 (g)對FACTS裝置(20)施加控偉i倫令(u)以阻尼電力系統(tǒng)(2)中的機電 振蕩。
雌地，控偉'偷令(u)的計算基于第一系統(tǒng)信號(yi)和設(shè)定值(r》間 的m，且控制參數(shù)(cp)的確定至少與設(shè)定值(r。的更新一樣頻繁地被重復(fù)。 有利地，該方,括 巨離相量測量單元(PMU)測量第二系統(tǒng)信號(y2)。
本令頁域技術(shù)人員應(yīng)清楚在前述中參考優(yōu)選實施例描述的本發(fā)明還可包括一 個以上的控制參數(shù)和一個以上的模型參數(shù)來用于對重要的電力系統(tǒng)進行任何合 理的控制。
參考標記列表
1控偉幡
10穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器
11功率振蕩阻尼器
2電力系統(tǒng)
20，20,FACTS裝置
21，21，， 21"相量測量單元
211，212選蹄
22，22,發(fā)電機
23電力系統(tǒng)穩(wěn)定器
3參數(shù)適配器
30模型估算器
31模型參數(shù)適配器
32延時元件
33振蕩參數(shù)提取器
34參數(shù)轉(zhuǎn)換器
35控制器設(shè)計器
權(quán)利要求
1、一種控制電力系統(tǒng)(2)中的功率流的方法，包括-測量第一系統(tǒng)信號(y1)，-基于該第一系統(tǒng)信號(y1)和功率流控制參數(shù)(r1)計算控制命令(u)，和-施加控制命令(u)給基于功率電子半導(dǎo)體器件的功率流控制裝置(PFD)(20)以控制電力系統(tǒng)(2)中的功率流，其特征在于該方法包括-重復(fù)測量第二系統(tǒng)信號(y2)，-基于該第二系統(tǒng)信號(y2)適應(yīng)性地確定功率振蕩控制參數(shù)(cp)，-基于該功率振蕩控制參數(shù)(cp)計算控制命令(u)，和-施加控制命令(u)給PFD(20)以阻尼電力系統(tǒng)(2)中的機電振蕩。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制命令(u)的計算基于第一系統(tǒng) 信號(y,)和作為功率流控律慘數(shù)的PFD的設(shè)定值(n)之間的差，其特征在于 該方飽括一至少以電力系統(tǒng)的運行點變化的頻率特性適應(yīng)性地確定功率振蕩控制參 數(shù)(cp)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于它包括—通過相量觀懂單元(21)重復(fù)觀懂加時間戳的相量信號作為第二系統(tǒng)信 號(y2)，禾口一只要進行了相量測量就適應(yīng)性地確定功率振蕩控制參數(shù)(cp)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l至3中的一項所述的方法，其特征在于確定功率振蕩控 制參數(shù)(cp)包括根據(jù)第二系統(tǒng)信號(y2)確定電力系統(tǒng)(2)的模型的模型參 數(shù)(mp)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于確定功率振蕩控制參數(shù)(cp) 包括根據(jù)模型參數(shù)(mp)確定主要功率振蕩模式的振蕩參數(shù)U,O。
6、 根據(jù)權(quán)禾腰求4所述的方法，其特征在于根據(jù)第二系統(tǒng)信號(y2)確定 模型參數(shù)(mp)包括生麟二系統(tǒng)信號(y2)的一系列測量值(y2， y2，，…)， 根據(jù)所述系列值估算參數(shù)模型的模型參數(shù)(mp)，以及每當(dāng)測量到第二系統(tǒng)信號(y2)的新值時就更新所述參數(shù)(mp)。
7、 一種包括控制器(1)的控制設(shè)備，該控制器用于艦施加控制命令(u) 給基于功率電子半導(dǎo)，件的功率流控制裝置(PFD) (20)在電力系統(tǒng)(2) 中控制功率流和阻尼機電振蕩，其中該控制命令(u)是基于第一系統(tǒng)信號(yi) 和功率流控制參數(shù)(r》計算的，其特征在于該控制設(shè)備進一步包括用于基于第二系統(tǒng)信號(y2)改編功率 振蕩控制參數(shù)(cp)的參ifci配器(3)，以及在于該控庫i勝0)包括用于基于 控制參數(shù)(cp)計算控制命令(u)的功率振蕩阻尼器(11)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備，其特征在于PFD (20)錢性交流 傳輸系統(tǒng)(FACTS)裝置或高壓直流(HVDC)裝置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備，其特征在于其包括在遠離PFD的位 置的電力系統(tǒng)的位置處用于測量第二系統(tǒng)信號(y2)的相量測量單元(PMU)(21)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備，其特征在于參數(shù)適配器(3)包括用 于基于第二系統(tǒng)信號(y2)確定電力系統(tǒng)(2)的模型的模型參數(shù)(mp)的模型 估算器(30)，和用于根據(jù)模型參數(shù)(mp)確定控制參數(shù)(cp)的裝置(33， 34， 35)。
11、 一種用于在電力系統(tǒng)(2)中控制功率流和阻尼機電振蕩的計算，/Lli^， 該計算t/Lf呈序可載入數(shù)字計算機的內(nèi) 儲器中并包括計算機程序代碼裝置， 以便當(dāng)所述禾歸被^A所述內(nèi)鵬儲器時，使計^a執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求7所述 的控庫螺(1)的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過柔性交流傳輸系統(tǒng)(FACTS)裝置(20)或高壓直流(HVDC)傳輸裝置在電力系統(tǒng)(2)中控制電壓或功率流并阻尼機電振蕩。為達到該目的，根據(jù)適當(dāng)?shù)牡诙到y(tǒng)信號(y₂)生成關(guān)于電力系統(tǒng)狀態(tài)或運行點的信息并由此導(dǎo)出FACTS控制器(1)的控制參數(shù)(cp)?？刂茀?shù)和第一系統(tǒng)信號(y₁)被用于計算限定FACTS裝置的設(shè)置的控制命令(u)。隨著電力系統(tǒng)狀態(tài)的改變，例如傳輸網(wǎng)絡(luò)拓撲的改變，弱阻尼或者甚至不穩(wěn)定的振蕩可以通過適當(dāng)調(diào)節(jié)阻尼或穩(wěn)定設(shè)備的控制參數(shù)而避免。
文檔編號H02J3/24GK101194404SQ200680020198
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者A·奧達洛夫, J·A·林德伯格, M·拉森, P·科巴, S·G·約翰森 申請人:Abb研究有限公司