一种用于抑制跨区联络线功率波动的方法及系统

技术领域

本发明涉及电网安全稳定技术领域，并且更具体地，涉及一种用于抑制跨区联络线功率波动的方法及系统。

背景技术

华北-华中特高压交流线路属于跨区电网间弱电气联系的重要联络线，交流网内发生的多种故障可能会对特高压交流联络线造成较大冲击，引起特高压联络线暂态功率波动接近稳定极限，系统运行风险增大。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于抑制跨区联络线功率波动的方法，包括：

针对跨区联络线进行模拟仿真，获取所述跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线；

确定用于控制跨区联络线的控制器的控制结构，基于所述的功率波动曲线，调整所述控制器控制结构的控制参数；

确定调整后的控制器的幅频和/或相频特性，根据所述幅频和/或相频特性的验证控制效果，对所述跨区联络线所在场站进行调控。

可选的，根据获取的跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线，确定自然功率波动频率范围和功率头摆波动频率范围及补偿角度需求。

可选的，控制器包括多种用于控制所述控制器动作的控制结构环节，所述控制结构环节，包括：功率调制环节、系统动作触发/退出环节及功率再分配环节。

可选的，功率调制环节，包括：低通滤波环节、隔直环节、增益/滤波环节、超前滞后环节、以及限幅环节。

可选的，系统动作触发/退出环节，包括：功率运行水平死区环节、功率波动死区环节及控制器触发/退出环节；

通过控制器对所述功率运行水平死区环节和功率波动死区环节进行实时判别，当判别结果，同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，启动功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，当判别结果，不能同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，退出功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，并将所述判别结果实时发送至控制器触发/退出环节，根据判别结果启动控制器触发/退出环节。

可选的，功率再分配环节用于将总调制量按场站可调节能力，分配到跨区联络线所在区域内的新能源场站。

可选的，基于智能算法，调整所述控制器控制结构的控制参数。

可选的，确定调整后的控制器的幅频/相频特性，包括：基于调整后的控制器的控制结构环节及参数，求取控制器的伯德图，基于所述伯德图，得到控制器对不同频段的补偿相位和增益，基于所述控制器对不同频段的补偿相位和增益，确定调整后的控制器的幅频/相频特性。

再一方面，本发明还提出了一种用于抑制跨区联络线功率波动的系统，包括：

仿真单元，用于针对跨区联络线进行模拟仿真，获取所述跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线；

调整单元，用于确定用于控制跨区联络线的控制器的控制结构，基于所述的功率波动曲线，调整所述控制器控制结构的控制参数；

调控单元，用于确定调整后的控制器的幅频和/或相频特性，根据所述幅频和/或相频特性的验证控制效果，对所述跨区联络线所在场站进行调控。

可选的，获取的跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线，确定自然功率波动频率范围和功率头摆波动频率范围及补偿角度需求。

可选的，控制器包括多种用于控制所述控制器动作的控制结构环节，所述控制结构环节，包括：功率调制环节、系统动作触发/退出环节及功率再分配环节。

可选的，功率调制环节，包括：低通滤波环节、隔直环节、增益/滤波环节、超前滞后环节、以及限幅环节。

可选的，系统动作触发/退出环节，包括：功率运行水平死区环节、功率波动死区环节及控制器触发/退出环节；

通过控制器对所述功率运行水平死区环节和功率波动死区环节进行实时判别，当判别结果，同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，启动功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，当判别结果，不能同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，退出功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，并将所述判别结果实时发送至控制器触发/退出环节，根据判别结果启动控制器触发/退出环节。

可选的，功率再分配环节用于将总调制量按场站可调节能力，分配到跨区联络线所在区域内的新能源场站。

可选的，基于智能算法，调整所述控制器控制结构的控制参数。

可选的，确定调整后的控制器的幅频/相频特性，包括：基于调整后的控制器的控制结构环节及参数，求取控制器的伯德图，基于所述伯德图，得到控制器对不同频段的补偿相位和增益，基于所述控制器对不同频段的补偿相位和增益，确定调整后的控制器的幅频/相频特性。

再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

处理器，用于执行一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种用于抑制跨区联络线功率波动的方法，包括：针对跨区联络线进行模拟仿真，获取所述跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线；确定用于控制跨区联络线的控制器的控制结构，基于所述的功率波动曲线，调整所述控制器控制结构的控制参数；确定调整后的控制器的幅频和/或相频特性，根据所述幅频和/或相频特性的验证控制效果，对所述跨区联络线所在场站进行调控。本发明的实施能够防止联络线功率波动超过稳定极限，以消除系统安全稳定隐患。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法实施例控制器环节的结构图；

图3为本发明系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本发明提出了一种用于抑制跨区联络线功率波动的方法，如图1所示，包括：

步骤s101、针对跨区联络线进行模拟仿真，获取所述跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线；

步骤s102、确定用于控制跨区联络线的控制器的控制结构，基于所述的功率波动曲线，调整所述控制器控制结构的控制参数；

步骤s103、确定调整后的控制器的幅频和/或相频特性，根据所述幅频和/或相频特性的验证控制效果，对所述跨区联络线所在场站进行调控。

其中，根据获取的跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线，确定自然功率波动频率范围和功率头摆波动频率范围及补偿角度需求。

其中，控制器包括多种用于控制所述控制器动作的控制结构环节，所述控制结构环节，包括：功率调制环节、系统动作触发/退出环节及功率再分配环节。

其中，功率调制环节，包括：低通滤波环节、隔直环节、增益/滤波环节、超前滞后环节、以及限幅环节。

其中，系统动作触发/退出环节，包括：功率运行水平死区环节、功率波动死区环节及控制器触发/退出环节；

通过控制器对所述功率运行水平死区环节和功率波动死区环节进行实时判别，当判别结果，同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，启动功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，当判别结果，不能同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，退出功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，并将所述判别结果实时发送至控制器触发/退出环节，根据判别结果启动控制器触发/退出环节。

其中，功率再分配环节用于将总调制量按场站可调节能力，分配到跨区联络线所在区域内的新能源场站。

其中，基于智能算法，调整所述控制器控制结构的控制参数。

其中，确定调整后的控制器的幅频/相频特性，包括：基于调整后的控制器的控制结构环节及参数，求取控制器的伯德图，基于所述伯德图，得到控制器对不同频段的补偿相位和增益，基于所述控制器对不同频段的补偿相位和增益，确定调整后的控制器的幅频/相频特性。

下面结合具体实施对本发明进行进一步的说明：

实施步骤包括五个步骤：仿真获取跨区联络线无扰动/大扰动下功率波动曲线；设计控制器结构；控制器参数优化；分析控制器幅频/相频特性；抑制跨区联络线功率冲击。

仿真获取跨区联络线无扰动/大扰动下功率波动曲线，包括：

采用PSASP或PSD电力系统分析软件离线仿真获取跨区联络线在无扰动情况下的自然功率波动曲线和大扰动下的功率波动曲线。

分别求取无扰动情况下跨区联络线的自然功率波动频率范围和大扰动下跨区联络线功率头摆波动频率范围。控制器应对大扰动下功率头摆波动频段重点补偿，应尽可能避免补偿无扰动情况下的自然功率波动频段。

求取大扰动下跨区联络线的补偿角度需求，补偿角度是指扰动发生时刻到联络线功率响应时刻的相角差。

求取无扰动情况下跨区联络线的自然功率波动大小P

设计控制器结构，包括：

控制器包含3个结构：功率调制环节、系统动作触发/退出环节及功率再分配环节，如图2所示。

1、功率调制环节实现对联络线功率波动的阻尼，包括低通滤波环节、隔直环节、增益/滤波环节、超前滞后环节、以及限幅环节。其传递函数公式为：

其中，P

2、系统动作触发/退出环节的作用是防止控制器误动，仅在初始工况跨区联络线处于大功率运行情况，且故障后功率波动达到一定门槛值时才动作。系统动作触发/保持环节包括3个结构：功率运行水平死区环节、功率波动死区环节、控制器触发/退出环节。

①功率运行水平死区环节：

当跨区联络线功率处于较低水平时，系统的稳定裕度较大，无需进行功率调制，避免制浪费资源。通过设置一个较高的功率阈值，使得控制器仅在检测到跨区联络线功率水平达到一定数值时才启动。判据如公式(2)所示，若满足公式(2)，则表明交流联络线功率阈值条件满足；

其中，P

②功率波动死区环节：

功率死区环节用来躲过跨区联络线的自然功率波动。在输电线路自然功率波动时，控制器无需调节。功率死区判据通过计算功率长时间平均值作为系统稳态功率，用来计算功率波动量，并设定波动量动作死区值，以躲开联络线的自然功率波动。波动差值计算如公式(3)，功率死区判据如公式(4)：

|ΔP

其中，△P

③控制器触发/退出环节：

触发保持环节通过设置触发时间使装置有效躲过短时间的暂态扰动，使装置可靠不动作。通过设置保持时间使装置在电网大扰动后的暂态及动态持续过程中能够始终处于动作状态，持续对联络线功率波动进行控制，不至于提前退出。控制器触发判据如式(5)所示。

其中：

3、功率分配环节将总调制量分配到各新能源场站。由于所需的调制量较大，而每个新能源场站所能提供的调制量有限，因此需要将总调制量分配至多个新能源场站，以满足调制的需求。计算公式如式(6)所示。

P

P

步骤3控制器参数优化

控制器参数优化是基于智能算法优化增益参数K

min J＝|(1-r)σ(P

其中：

σ(P

以公式(8)为控制目标，采用遗传算法、粒子群算法等智能算法求解该非线性微分代数系统优化问题，即可得到控制器增益K

步骤4分析控制器幅频/相频特性

求取控制器伯德图，获得控制器对不同频段的补偿相位和增益。控制器对于大扰动下跨区联络线功率相位补偿应在合理范围内，补偿后相位越小越好。控制器对于大扰动下功率头摆波动频段的增益应较大，对无扰动情况下的自然功率波动频段增益应较小。

步骤5抑制跨区联络线功率冲击

新能源场站接受控制器发出的指令，对场站内光伏机组和风电机组进行功率调制。

实施例2：

本发明还提供了一种用于抑制跨区联络线功率波动的系统200，如图3所示，包括：

仿真单元201，用于针对跨区联络线进行模拟仿真，获取所述跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线；

调整单元202，用于确定用于控制跨区联络线的控制器的控制结构，基于所述的功率波动曲线，调整所述控制器控制结构的控制参数；

调控单元203，用于确定调整后的控制器的幅频和/或相频特性，根据所述幅频和/或相频特性的验证控制效果，对所述跨区联络线所在场站进行调控。

其中，获取的跨区联络线无扰动和/或大扰动下的功率波动曲线，确定自然功率波动频率范围和功率头摆波动频率范围及补偿角度需求。

其中，控制器包括多种用于控制所述控制器动作的控制结构环节，所述控制结构环节，包括：功率调制环节、系统动作触发/退出环节及功率再分配环节。

其中，功率调制环节，包括：低通滤波环节、隔直环节、增益/滤波环节、超前滞后环节、以及限幅环节。

其中，系统动作触发/退出环节，包括：功率运行水平死区环节、功率波动死区环节及控制器触发/退出环节；

通过控制器对所述功率运行水平死区环节和功率波动死区环节进行实时判别，当判别结果，同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，启动功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，当判别结果，不能同时满足功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，且达到预设时间后，退出功率运行水平死区环节和功率波动死区环节，并将所述判别结果实时发送至控制器触发/退出环节，根据判别结果启动控制器触发/退出环节。

其中，功率再分配环节用于将总调制量按场站可调节能力，分配到跨区联络线所在区域内的新能源场站。

其中，基于智能算法，调整所述控制器控制结构的控制参数。

其中，确定调整后的控制器的幅频/相频特性，包括：基于调整后的控制器的控制结构环节及参数，求取控制器的伯德图，基于所述伯德图，得到控制器对不同频段的补偿相位和增益，基于所述控制器对不同频段的补偿相位和增益，确定调整后的控制器的幅频/相频特性。

本发明只需按照流程即可实现系统设计，简单易行，系统可通过调制新能源场站出力实现对跨区联络线的功率波动抑制，防止联络线功率波动超过稳定极限，消除系统安全稳定隐患。

实施例3：

基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中方法的步骤。

实施例4：

基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。