《基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102946109 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 6 1 0 9 A *CN102946109A* (21)申请号 201210408752.2 (22)申请日 2012.10.24 H02J 3/24(2006.01) H02J 13/00(2006.01) (71)申请人华中科技大学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人岳东 张赟宁 胡松林 (74)专利代理机构华中科技大学专利中心 42201 代理人李智 (54) 发明名称 基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统 (57) 摘要 本发。
2、明公开了一种基于事件触发的电力系统 广域阻尼控制系统，包括同步相量测量子站，用于 采集各电机的同步相量数据；广域相量数据集中 单元，用于将各电机在同一时间断面的同步相量 数据发送给事件生成单元；事件生成单元，用于 判定是否满足事件触发准则，若满足，则将同步 相量数据发送至广域阻尼控制中心站，否则，不发 送；广域阻尼控制中心站，用于在接收到同步相 量数据时，依据其更新各电机的附加励磁控制输 入值；控制执行子站，用于接收来自广域控制中 心站的附加励磁控制输入值，并转发至电力控制 设备，用于在未接收到更新的附加励磁控制输入 值时，使附加励磁控制输入值保持不变；电力控 制设备依据附加励磁控制输入值对功。
3、率振荡现象 进行控制。本发明能抑制电网区域间功率振荡的 现象，保证电力系统的稳定运行，并有效降低信息 在电力通信网中的传输量。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统，包括多个同步相量测量子站、一 个广域相量数据集中单元、一个事件生成单元、一个广域阻尼控制中心站、多个控制执行子 站以及多个电力控制设备； 同步相量测量子站与广域相量数据集中单元之间通过光纤通道进行点对点的专线连 接；广域相量数据集中单元与。
4、广域阻尼控制中心站之间，以及广域阻尼控制中心站与各控 制执行子站之间通过电力共享通信网连接；多个控制执行子站分别与多个电力控制设备通 过厂站级的局域网连接； 多个同步相量测量子站，用于采集各电机的同步相量数据并传送给广域相量数据集中 单元； 广域相量数据集中单元，用于将各电机在同一时间断面的同步相量数据发送给事件生 成单元； 事件生成单元，用于依据当前时刻接收到的同步相量数据计算事件触发函数值，若该 函数值大于零，则将该同步相量数据发送至广域阻尼控制中心站，否则，不发送该同步相量 数据；所述事件触发函数定义为：计算反映当前时刻的同步相量数据与上一次发送至广域 阻尼控制中心站的同步相量数据之间的。
5、变化幅度的函数值，将该值与和当前时刻的同步相 量数据相关的阈值进行求差； 广域阻尼控制中心站，用于在当前时刻接收到由事件生成单元发送的同步相量数据 时，依据该同步相量数据更新各电机的附加励磁控制输入值，并将其发送至对应的控制执 行子站； 控制执行子站，在其接收到广域阻尼控制中心站发送的附加励磁控制输入值时，将该 输入值转发至相应的电力控制设备；在其未接收到附加励磁控制输入值时，保持电力控制 设备的当前附加励磁控制输入值不变； 电力控制设备，用于依据附加励磁控制输入值控制同步发电机的励磁系统，对功率振 荡现象进行控制。 2.根据权利要求1所述的基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统，其特征在于，。
6、 广域相量数据集中单元和事件触发单元分属两个逻辑单元，物理上集成为一体。 3.根据权利要求1所述的基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统，其特征在于， 所述电机的附加励磁控制输入值依据李雅普诺夫稳定性理论离线计算得到。 权 利 要 求 书CN 102946109 A 1/4页 3 基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统 技术领域 0001 本发明属于电力系统广域控制技术领域，具体涉及一种基于事件触发的电力系统 阻尼控制系统。 背景技术 0002 电力系统的低频振荡，尤其是区域间的低频振荡，使互联电力系统的安全运行面 临巨大挑战。传统的抑制低频振荡的电力系统稳定器（Power System St。
7、abilizer，PSS） 应用本地信号，对区间振荡模式抑制效果不好。电力系统广域测量系统（WAMS-Wide Area Measurement System），应用同步相量单元（Phasor Measurement Unit，PMU）实时测量全网 的状态，使得电力系统的阻尼控制应用可观性好的远程信号实现广域控制成为可能。 0003 基于WAMS的应用除了广域控制，还包括事故检测及数据记录、状态估计等方面。 限于WAMS的建设成本，不可能为每一种功能建立各自独立的专用通信网络，通常利用现有 的通信网络实现多应用通信通道共享。随着电网建设规模的不断扩大，数字化电网、数字化 变电站等研究应用的不断。
8、深入，必将有海量信息通过电力通信网传输，带来巨大的通信压 力，影响网络通信的可靠性。另一方面，广域预防性控制中按系统最坏情况设计周期性的控 制策略，造成大量冗余信息的传输。 0004 因此，有必要对PMU收集的同步相量信号进行预处理，在提高电力系统稳定性的 同时减少冗余信息传输，充分利用共享电力通信网的带宽。 发明内容 0005 本发明的目的是在利用广域信号对电力系统进行阻尼控制的同时，减少信息在通 信网络上的传输量，有效利用电力共享通信网的带宽，特提供一种基于事件触发的电力系 统广域阻尼控制系统，提高电力系统的稳定性，并有效减少信息在通信网络上的传输量。 0006 为了实现上述目的，本发明采。
9、用如下技术方案： 0007 一种基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统，包括多个同步相量测量子站、 一个广域相量数据集中单元、一个事件生成单元、一个广域阻尼控制中心站、多个控制执行 子站以及多个电力控制设备； 0008 同步相量测量子站与广域相量数据集中单元之间通过光纤通道进行点对点的专 线连接；广域相量数据集中单元与广域阻尼控制中心站之间，以及广域阻尼控制中心站与 各控制执行子站之间通过电力共享通信网连接；多个控制执行子站分别与多个电力控制设 备通过厂站级的局域网连接； 0009 多个同步相量测量子站，用于采集各电机的同步相量数据并传送给广域相量数据 集中单元； 0010 广域相量数据集中单。
10、元，用于将各电机在同一时间断面的同步相量数据发送给事 件生成单元； 0011 事件生成单元，用于依据当前时刻接收到的同步相量数据计算事件触发函数值， 说 明 书CN 102946109 A 2/4页 4 若该函数值大于零，则将该同步相量数据发送至广域阻尼控制中心站，否则，不发送该同步 相量数据；所述事件触发函数定义为：计算反映当前时刻的同步相量数据与上一次发送至 广域阻尼控制中心站的同步相量数据之间的变化幅度的函数值，将该值与和当前时刻的同 步相量数据相关的阈值进行求差； 0012 广域阻尼控制中心站，用于在当前时刻接收到由事件生成单元发送的同步相量数 据时，依据该同步相量数据更新各电机的附加。
11、励磁控制输入值，并将其发送至对应的控制 执行子站； 0013 控制执行子站，在其接收到广域阻尼控制中心站发送的附加励磁控制输入值时， 将该输入值转发至相应的电力控制设备；在其未接收到附加励磁控制输入值时，保持电力 控制设备的当前附加励磁控制输入值不变； 0014 电力控制设备，用于依据附加励磁控制输入值控制同步发电机的励磁系统，对功 率振荡现象进行控制。 0015 进一步地，广域相量数据集中单元和事件触发单元分属两个逻辑单元，物理上集 成为一体。 0016 进一步地，所述电机的附加励磁控制输入值依据李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理 论离线计算得到。 0017 所述事件触发函数具体为g(x。
12、(r k h),x(r k h+ih)|x(r k h)-x(r k h+ih)|-|x( r k h+ih)，其中，x(r k h)为r k h时刻采集的同步相量数据，该信号由事件生成单元发送至广 域阻尼控制中心站；x(r k h+ih)为当前时刻(r k h+ih)采集的同步相量数据；h为同步相量测 量子站的采样周期，为有界正实数，r k 和i为自然数，|表示求欧式范数。 0018 本发明的技术效果体现在： 0019 本发明的基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统，能利用广域信号对区间振 荡的可观性，有效阻尼区间振荡，提高电力系统运行的稳定性；同时，因为事件生成单元的 存在，仅将保证系统稳。
13、定性的“必要”信息发送至广域控制中心站，由此降低了同步相量信 号在事件生成单元与广域控制中心站间以及广域控制中心站与控制执行子站之间的传输 量，能够充分利用电力共享通信网络的带宽，降低WAMS系统中电力共享通信网络的投入成 本。 附图说明 0020 图1为本发明的系统组成原理框图； 0021 图2为本发明的系统控制方法流程图。 具体实施方式 0022 如图1所述的一种基于事件触发的电力系统广域阻尼控制系统，包括多个同步相 量测量子站、广域相量数据集中单元、事件生成单元、广域阻尼控制中心站、多个控制执行 子站以及多个电力控制设备。 0023 其中，为了保障WAMS系统不同功能的可靠运行，同步相量。
14、测量子站与广域相量数 据集中单元之间通过点对点光纤专线连接。本实施例中，点对点光纤专线的传输速率为2M/ s，当然还可以选择具有更高传输速率的网络。广域相量数据集中单元与事件生成单元集成 说 明 书CN 102946109 A 3/4页 5 为一体，再通过电力共享通信网络连接广域阻尼控制中心站；广域阻尼控制中心站通过电 力共享通信网络连接多个控制执行子站；各控制执行子站与其对应的电力控制设备通过厂 站级的局域网连接。 0024 多个同步相量测量子站用于采集各电机同步相量数据；广域相量数据集中单元收 集来自同步相量测量子站的信号，将各电机在同一时间断面的同步相量数据传送给事件生 成单元；事件生成。
15、单元，按当前电力系统的运行状态，依据事件触发准则进行信号筛选，将 满足事件触发准则的信号发送至广域阻尼控制中心站；广域阻尼控制中心站接收由事件生 成单元筛选后的信号，依据该信号计算各电机的附加励磁控制信号输入值，并将其发送至 对应的控制执行子站；控制执行子站将接收到的附加励磁控制输入值转发至电力控制设 备，在未收到附加励磁控制输入值时使电力控制设备的附加励磁控制输入值保持不变；电 力控制设备按接收到的附加励磁控制输入值对功率振荡现象进行控制。 0025 事件生成单元中建立事件触发准则，依据事件触发准则进行信号筛选，将满足事 件触发准则的信号发送至广域阻尼控制中心站。事件触发准则的基本技术思想是。
16、：计算能 反映当前时刻的同步相量信号与上一次发送至广域阻尼控制中心站的同步相量信号之间 的变化幅度的函数值，并将该值与和当前时刻的同步相量信号相关的阈值进行求差比较， 若差值大于零，则认为发生触发“事件”，当前时刻的同步相量信号将发送至广域阻尼控制 中心站；否则，上述信号将不会被发送。在本实施例中定义触发函数为： 0026 g(x(r k h),x(r k h+ih)x(r k h)-x(r k h+ih)-x(r k h+ih) (1) 0027 其中：g(x(r k h),x(r k h+ih)为与上一次发送至广域阻尼控制中心站的同步相量 信号x(r k h)和事件生成单元收集到的当前时刻。
17、(r k h+ih)的信号x(r k h+ih)相关的触发函 数；x(r k h),k0，1，2,.,为r k h时刻采集到的电网同步相量信号，该信号由事件生成 单元发送至广域阻尼控制中心站；h为同步相量测量子站的采样周期，是有界正实数， |表示求欧式范数。 0028 事件触发函数除本实施例定义的形式以外，还可以定义为： 0029 g ( x ( r k h ) , x ( r k h + i h ) )( x ( r k h ) - x ( r k h + i h ) T ) (x(r k h)-x(r k h+ih)-x T (r k h+ih)x(r k h+ih) (2) 0030 其。
18、中，是具有适当维数的正定加权矩阵。不管哪一种形式，只要遵照前述事件 触发准则的基本技术思想即可。 0031 本实施例中，若触发函数g(x(r k h),x(r k h+ih)0，则认为没有发生“事件”，事件 生成单元收集到的同步相量信号x(r k h+ih)将不会被发送至广域阻尼控制中心；若触发函 数g(x(r k h),x(r k h+ih)0，则认为发生了“事件”，当前事件生成单元收集到的同步相量 信号x(r k h+ih)将会发送至广域阻尼控制中心站，用以更新附加励磁控制信号。 0032 本实施例中，触发函数的参数可以按李亚普诺夫（Lyapunov）稳定性分析理论 得到其取值范围，并结合。
19、取值对时域响应的影响情况确定其取值。 0033 广域阻尼控制中心站接收来自事件生成单元的实时数据信息，利用预先依据电力 系统线性化模型以及线性控制理论计算得到的预防性广域阻尼控制律，对实时数据信息进 行在线附加励磁信号的计算。 0034 本实施例中，电力控制设备为电力系统稳定器。 0035 如图2所示，本发明控制流程步骤包括： 说 明 书CN 102946109 A 4/4页 6 0036 a.按电力系统典型运行方式得到其线性化模型，考虑广域控制中采用广域反馈信 号进行数字控制的特征，将得到的线性化模型等价转换为时滞系统泛函微分方程的形式； 0037 b.应用Lyapunov-Krasovsk。
20、ii泛函方法，确定触发函数参数和广域阻尼控制中心 站中的预防性广域阻尼控制律； 0038 c.同步相量测量子站实时采集电网动态信息； 0039 d.广域相量信号集中单元接收来自同步相量测量子站的采样信号，在事件生成单 元中，按设定的触发规则，筛选对预防性阻尼控制“必要”的信息发送至广域阻尼控制中心 站； 0040 e.广域阻尼控制中心站按设定的控制律计算附加励磁控制信号，并将其发送至控 制执行子站； 0041 f.各控制执行子站将附加励磁控制信号叠加到电力控制设备的附加输入端，对功 率振荡现象进行调节。 0042 上述步骤a和b中的计算都是离线进行，不会增加基于事件触发的电力系统广域 阻尼控制系统的计算负担。 0043 按本发明广域预防性阻尼控制稳定性设计的事件生成单元对同步相量信号的筛 选，不会影响广域相量数据集中单元向WAMS其他功能发送必要信息。 0044 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102946109 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102946109 A 。