一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法与流程

技术特征：

1.一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，其特征在于：依据系统非线性状态方程，利用规范型理论，分别计算不同工况下含UPFC控制器的系统非线性交互影响指标，比较不同工况下系统非线性交互影响指标的大小，进而判断UPFC控制器间交互影响的强弱，具体包括如下步骤：

(1)收集系统中发电机与励磁系统参数、输电线路参数和UPFC参数，计算当前工况下状态变量与代数变量的稳态值，得到当前工况下含UPFC控制器的系统非线性状态方程：

其中：x＝[x1 x2 … xi … xn]，xi是系统的第i个状态变量，是x的一阶导数；f(x)＝[f1 f2 … fi … fn]，fi是f(x)中的第i个方程；

(2)对含有UPFC控制器的系统非线性状态方程在稳态点进行泰勒级数展开，并保留到二阶非线性项，可以得到：

其中：A是系统非线性状态方程的雅克比矩阵，A中第i行第j列的元素为Hⁱ是二阶偏导数的海森矩阵，Hⁱ中第j行第k列的元素为x^T是x的转置；

计算A的特征值矩阵Λ＝[λ1 λ2 … λj … λn]，左特征向量V和右特征向量U，λj对应系统的第j个振荡模态；

(3)假设存在x＝UY变换，将x＝UY带入式(2)进行若当变换，计算若当型系数

其中：Y是若当变量，Y＝[y1 y2 … yj … yn]^T，是yj的一阶导数；Y^TC^jY是中的二次项，C^j是Y^TC^jY中的系数矩阵，C^j中第k行第l列的元素为V^T是V的转置，是V^T中第j行第i列的元素；

(4)进行规范型变换，并计算规范型系数：

Y＝z+h(z) (5)

其中：z是规范型变量，z＝[z1 z2 … zj … zn]；h(z)是以n个矩阵为元素的向量，h(z)中第j个矩阵的第k行第l列的元素为

(5)通过求解非线性优化问题获得z的初始值z0：

ming(z0)＝z0+h(z0)-Y0 (6)

其中：Y0是Y的初始值；

(6)评价当前工况下，系统的第j个振荡模态下的非线性交互影响指标index(j)：

其中：zk0、zl0、zj0分别为zk、zl、zj的初始值；

(7)针对不同工况重复步骤(1)～(6)，得到不同工况下系统的第j个振荡模态下的非线性交互影响指标；针对UPFC上某一个控制器，所有控制器均闭环得到的非线性交互影响指标与该控制器单独闭环得到的非线性交互影响指标差值越小，则认为该控制器与UPFC上其他控制器的交互影响越弱，反之越强。

2.根据权利要求1所述的UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，其特征在于：在含有一台UPFC和m台发电机的电力系统中，发电机采用三阶模型，励磁系统采用一阶模型，UPFC控制器采用9阶模型；

第i台发电机的状态方程包括：

式(8)中的代数变量通过式(9)求得：

式中：δi为第i台发电机转子相对于同步参考轴的角位移，ωi是第i台发电机的转速，ω0为同步转速；Mi为第i台发电机的转子运动惯性常数，Di为第i台发电机的转子运动阻尼系数；Pmi和Pi分别为第i台发电机的输入机械功率和输出电磁功率；Eqi′为第i台发电机的交轴暂态电动势，Eqi为第i台发电机对应实际励磁电流的空载电动势，Efd0i为第i台发电机对应于励磁电压作用下的励磁电流强制分量的空载电动势，Efdi′为第i台发电机自动电压调节器的输出电压；Td0i′为第i台发电机的励磁绕组本身的时间常数；Vgi为第i台同步发电机的机端电压幅值，Vrefi为第i台发电机的机端电压的给定参考值；KAi和TAi为第i台发电机的自动电压调节器的增益和时间常数，Vdi和Vqi为第i台发电机机端电压在自身di-qi旋转坐标系下的直轴和交轴分量，Idi和Iqi为第i台发电机输出电流在自身di-qi旋转坐标系下的直轴和交轴分量；Xdi、Xqi、Xdi′为第i台发电机的直轴电抗、交轴电抗和直轴暂态电抗；

UPFC控制器的状态方程为：

式中：Udc为直流母线电压，Vdc为UPFC直流电容电压，Vdcref为UPFC直流电容参考电压，Cdc为UPFC直流电容；VEd和IEd为UPFC并联侧的电压和电流的d轴分量，VEq和IEq为UPFC并联侧的电压和电流的q轴分量，VBd和IBd为UPFC串联侧的电压和电流的d轴分量，VBq和IBq为UPFC串联侧的电压和电流的q轴分量；VEd′和IEd′为UPFC并联侧的电压和电流的d轴分量的计算值，VEq′和IEq′为UPFC并联侧的电压和电流的q轴分量的计算值；VBd′和IBd′为UPFC串联侧的电压和电流的d轴分量的计算值，VBq′和IBq′为UPFC串联侧的电压和电流的q轴分量的计算值；IEdref为UPFC并联侧的参考电流的d轴分量，IEqref为UPFC并联侧的参考电流的q轴分量；IBdref为UPFC串联侧的参考电流的d轴分量，IBqref为UPFC串联侧的参考电流的q轴分量；Q和Qref分别为UPFC调节线路无功功率的测量值与参考值，P和Pref分别为UPFC调节线路有功功率的测量值与参考值；Ki1～Ki8为四个UPFC的8个PI控制器的积分系数。