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《基于非線性規(guī)劃方法的PSS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第3】卷第4期東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．3t．No．42011年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2011文章編號(hào)：1005—2992(2011)04—0043一O5基于非線性規(guī)劃方法的PSS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)董曉亮，李江，李國(guó)慶(東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林吉林1320121)摘要：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)配置是一個(gè)復(fù)雜的非線性問題。按照工程中要求，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)通過勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁力矩在所考慮的頻率范圍內(nèi)(0．2—2．0Hz)與機(jī)組轉(zhuǎn)速的相位差應(yīng)在±30。范圍
2、，亦即超前電磁功率偏差60?！?20。。通過檢測(cè)振蕩過程中PSS輸出信號(hào)和機(jī)組功率振蕩信號(hào)中各個(gè)模式之間的相位差即可評(píng)價(jià)PSS的控制效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)警，以便進(jìn)一步采取措施對(duì)PSS參數(shù)進(jìn)行校正。采用非線性規(guī)劃法NL~)對(duì)PSS現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)原有參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使優(yōu)化后的結(jié)果滿足工程上的需要，使之更有效的抑制低頻振蕩的發(fā)生。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器；低頻振蕩；Prony分析中圖分類號(hào)：TM712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)作為抑制電網(wǎng)低頻功率振蕩的重要技術(shù)手段_】j，是目前世界上應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)且技術(shù)較為成熟的抑制
3、低頻振蕩的措施。只有當(dāng)PSS時(shí)間常數(shù)能對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)造成的相位滯后有很好的補(bǔ)償效果并且其增益恰當(dāng)時(shí)，PSS才能對(duì)電網(wǎng)的低頻振蕩提供很好的阻尼。因此，其參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是學(xué)術(shù)和工程界的熱點(diǎn)問題之一。至今，無論是在理論還是實(shí)踐中，PSS參數(shù)整定已有眾多的方法和技術(shù)。這些方法總體上分為兩大類j，一類是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法，即在機(jī)組運(yùn)行中，通過測(cè)試機(jī)組及其勵(lì)磁系統(tǒng)的開環(huán)響應(yīng)特性，進(jìn)而設(shè)定PSS控制參數(shù)；另一類是模型分析法，即通過機(jī)組和電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，通過理論推導(dǎo)或時(shí)域仿真來設(shè)計(jì)和校驗(yàn)PSS參數(shù)。當(dāng)然，也可將兩類方法結(jié)合起來應(yīng)用
4、。PSS參數(shù)整定要使PSS的振蕩阻尼作用兼顧聯(lián)網(wǎng)后出現(xiàn)的區(qū)間模式(約0．2～0．7Hz)、區(qū)內(nèi)模式(約0．7—1．0Hz)和本機(jī)模式(1．0—2．0I-Iz)。而PSS參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)上描述為一個(gè)非線性優(yōu)化問題，通過選擇合適的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)，可兼顧考慮系統(tǒng)多種運(yùn)行方式。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)這一復(fù)雜的非線性優(yōu)化問題作了大量研究。其中文獻(xiàn)[5]采用的傳統(tǒng)梯度法和文獻(xiàn)[6]采用的遺傳算法來求解PSS參數(shù)優(yōu)化問題取得了一定成果。本文以河北邢臺(tái)電廠的lO號(hào)機(jī)組工程實(shí)際需要為目標(biāo)，擬用非線性規(guī)劃法(NLP)對(duì)PsS進(jìn)行
5、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。1系統(tǒng)建模1．1電網(wǎng)拓?fù)鋱D1為系統(tǒng)的拓?fù)鋱D，PSS以發(fā)電機(jī)的APout作為反饋信號(hào)從而控制勵(lì)磁系統(tǒng)(AVR)的輸出，進(jìn)而控制發(fā)電機(jī)，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。統(tǒng)圖1電網(wǎng)拓?fù)涫疽鈭D。收稿日期：20l1—07—18作者簡(jiǎn)介：董曉亮(1985一)，男，遼寧省沈陽市人，東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院存凄碩．：研究生，主要研究方向：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分忻與控制．。東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)第3J卷1．2勵(lì)磁系統(tǒng)與PSS的模型及參數(shù)：機(jī)組G1勵(lì)磁系統(tǒng)AVR具有IEEEST1A標(biāo)準(zhǔn)模型，其傳遞函數(shù)框圖，見圖2。圖2IEEEST1A靜態(tài)勵(lì)磁系
6、統(tǒng)AVR的典型參數(shù)為：Tc=3S，TB=4S，TR1=0．06s，Tcl=0．03s，KF=0，TF=1S，KA：56．25，=0．02So對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行線性化分析，簡(jiǎn)化后得到AVR的傳遞函數(shù)如下：=(-Kp)(K+竽)．機(jī)組Gl的PSS具有IEEEPSS2B標(biāo)準(zhǔn)模型，其傳遞函數(shù)如圖3所示。圖3IEEEPSS2B雙輸入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS的典型參數(shù)為：K：7，K．2=6．8，3：1．2，T，=0．05s，：0．19s，=0．05s，：0．19s，：0．1S，=0．1s，T10=0，=0．2s，M=2，N=1，Tw
7、l=6s，Tw2=6s，3=6，T．4=6s，=6s，=0．6s，=0．09s；其中“。代表以轉(zhuǎn)速偏差作為系統(tǒng)的反饋量，u代表以功率偏差作為系統(tǒng)的反饋量，在本例中只取功率作為系統(tǒng)的反饋量。可以得到其傳遞函數(shù)為：㈥一{[古}+1+s砣1+s、．’(2)2PSS參數(shù)優(yōu)化理論2．1非線性優(yōu)化基本理論非線性規(guī)劃(NLP)有很多解法，如可行方向、罰函數(shù)法、梯度投影法等。本文采用步二次規(guī)劃法(sequentialquadraticprogramming，SQP)對(duì)PSS參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。2．2SQP方法的基本原理朋SQP解NLP
8、得基本原理是：對(duì)拉格朗日函數(shù)，即mlL(x，“，A)=)+∑uih()+∑A()．(3)川次函數(shù)近似(，u，A)后化為QP問題，然后解一系列如下形式的QP子問題：m·lI1W1-a1GL-kda+vf(x^)d，(4)s．t．^(X)d+hi()=0，i：1，2，?，"l，(5)()d+g()≤0，=1，2，?，1，(6)其rfl是第k次迭代的初始點(diǎn)；G是L(，u，A)的
