电力系统中多个控制设备的协调控制系统及其控制方法

摘要

本发明涉及一种电力系统中多个控制设备的协调控制系统，包括经由通信通道连接的测量子站、中央控制计算机、多个控制子站及多个电力系统的控制设备；测量子站用于采集电网实时数据并发往中央控制计算机；中央控制计算机内部建立了多输入多输出控制器模块，中央控制计算机对实时数据进行电网模型与参数辨识、修正参数，并利用多输入多输出控制器模块同时发送多路协调优化指令控制多个控制子站；多个控制子站控制多个电力系统的控制设备，并统一协调多个控制设备的动作。另外，本发明还提供了电力系统中多个控制设备的协调控制系统的控制方法。本发明能有效抑制电力系统功率扰动的现象，提高电力系统的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制领域，更具体的说，是涉及一种电力系统中多个控制设备的协调控制系统及其控制方法。

背景技术

在电力系统控制的发展中，先后出现了发电机电力系统稳定器(PSS)、电力系统高压直流控制系统(HVDC)、柔性交流输电系统(FACTS)等技术。这些控制器在电力系统普遍应用，提升了电力系统的性能。

但是，这些控制设备的设计与安装中基本都只是考虑了本控制设备的功能与目的，未曾考虑与电网中其他控制设备的相互作用与协调。随着现代电网的发展，已经越来越强烈的提出了对多个控制设备彼此协调的需求，而目前的控制设备最常出现的问题有：现代电网安装的所有控制设备越来越多，控制能力越来越强，彼此之间都会有或强或弱的电气耦合，由此如果控制设备设计不当，各个控制设备之间可能产生彼此削弱，从而恶化控制效果的影响。

如果能够在电网扰动过程中统一协调多个控制设备的动作，必然可以发挥合力，更快速的平息系统扰动。

发明内容

本发明提出了一种能有效抑制电力系统功率扰动的现象、提高电力系统稳定性的、集中式的电力系统中多个控制设备的协调控制系统，另外，本发明还提供了一种电力系统中多个控制设备的协调控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力系统中多个控制设备的协调控制系统，包括经由通信通道连接的测量子站、中央控制计算机、多个控制子站及多个电力系统的控制设备；测量子站用于采集电网实时数据并发往中央控制计算机；中央控制计算机内部建立了多输入多输出控制器模块，中央控制计算机对实时数据进行电网模型与参数辨识、修正参数，并利用多输入多输出控制器模块同时发送多路协调优化指令控制多个控制子站；多个控制子站控制多个电力系统的控制设备，并统一协调多个控制设备的动作。

该中央控制计算机内部还建立有异常情况决策控制模块，其用于在控制设备出现异常情况时，指挥协调控制系统稳步地退出控制状态，并闭锁输出。

输入、输出控制模块的初始参数经由简化电力系统模型以及最优控制理论计算得到。

测量子站、中央控制计算机、控制子站及控制设备之间通过独立的点对点光纤专线连接。

控制设备包括电力系统稳定器、电力系统高压直流控制系统及静止同步补偿器中的任一种或多种组合。

一种使用电力系统中多个控制设备的协调控制系统的控制方法，包括以下步骤：a、初始化多输入多输出控制模块参数；b、中央控制计算机通过多输入多输出控制模块接收电网的动态信息；c、信息经过中央控制计算机的电网模型与参数辨识，修正参数，并利用多输入多输出控制器模块同时发送多路协调优化指令控制多个控制子站；d、多个控制子站控制多个电力系统的控制设备，并统一协调多个控制设备的动作；e、多个控制设备将实时数据信息反馈回电网中，如此完成一个协调控制过程。

在步骤c中，中央控制计算机内部还建立异常情况决策控制模块，当辨识到控制设备出现异常现象时，指挥协调控制系统稳步地退出控制状态，并闭锁输出。

上述异常现象包括部分控制设备当前状态不适合参加中央协调控制系统统一指挥下的动作、部分控制设备退出或部分点对点通信回路中断。

在步骤c中，中央控制计算机在对信息进行辨识处理时采用了滤波、放大、移相、限幅、延时处理。

在步骤a中，多输入多输出控制模块的参数经由简化电力系统模型以及最优控制理论计算得到初始化。

本发明的电力系统中多个控制设备的协调控制系统及其控制方法，利用高速通信链路将测量子站、中央控制计算机、多个控制子站及多个电力系统的控制设备连接起来，并对控制设备进行实时的动态信息辨识及对各个控制设备进行优化协调控制，使得各个控制设备之间的影响大大减少，有效抑制了电力系统功率扰动的现象、从而提高了电力系统的稳定性。

附图说明

图1是本发明的系统组成原理框图；

图2是本发明的系统控制方法流程图。

具体实施方式

如图1所述的一种电力系统中多个控制设备的协调控制系统，包括经由通信通道连接的测量子站、中央控制计算机、多个控制子站及多个电力系统的控制设备。其中，为了保障中央控制计算机与控制设备间通信的可靠性以及通信的时延在可接受范围，中央控制计算机与多个控制设备之间通过彼此独立的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，当然还可采用8Mb/s或10Mb/s的传输速率。

测量子站用于采集电网实时数据并发往中央控制计算机。

中央控制计算机内部建立了多输入多输出控制器模块，中央控制计算机接收来自测量子站的实时数据信息，在线进行电力系统模型及参数辨识后，调整多输入多输出模块参数，再把电网动态信息送往多输入多输出控制模块，并计算后得到相应的多路控制指令，该指令通过高速通信链路发往远方的控制子站。

多个控制子站控制多个电力系统的控制设备，并统一协调多个控制设备的动作，提升电网整体动态性能的目的。本实施例中，控制设备包括电力系统稳定器、电力系统高压直流控制系统及静止同步补偿器中的任一种或多种组合。

为了保证协调控制系统自身的可靠运行与电网的安全，该中央控制计算机内部还建立有异常情况决策控制模块，其用于在控制设备出现异常情况时，指挥协调控制系统稳步地退出控制状态，并闭锁输出。

输入、输出控制模块的初始参数可经由简化电力系统模型以及最优控制理论计算得到。简化电力系统模型是对真实电力系统模型进行合理的降阶后得到的，在大大降低系统维数以及数学处理难度的同时尽量保留了原始电力系统的核心信息，如关键振荡模式、关键振荡频率等。对于简化的模型，可以应用最优控制理论，该理论专门针对多输入多输出控制系统，可以按照预定的控制目标设计多输入多输出控制器的参数，以实现多路输入输出控制回路之间的优化与协调。

另外，本发明还提供了一种使用电力系统中多个控制设备的协调控制系统的控制方法，包括以下步骤：

a、初始化多输入多输出控制模块参数；其中多输入多输出控制模块的参数经由简化电力系统模型以及最优控制理论计算得到初始化。

b、中央控制计算机通过多输入多输出控制模块接收电网的动态信息。

c、信息经过中央控制计算机的电网模型与参数辨识，修正参数，并利用多输入多输出控制器模块同时发送多路协调优化指令控制多个控制子站。

d、多个控制子站控制多个电力系统的控制设备，并统一协调多个控制设备的动作。

e、多个控制设备将实时数据信息反馈回电网中，如此完成一个协调控制过程。

上述步骤c中，该中央控制计算机内部还可建立异常情况决策控制模块。当异常情况决策控制模块辨识到控制设备出现异常现象时，将辨定中央控制计算机协调控制系统部分运作是否仍能够发挥作用，当能够发挥作用时，将根据目前变化的控制系统以及当前辨识的电网模型和参数，在线利用最优控制理论重新设计多输入多输出控制模块的参数；当判定整体协调控制系统无法正常发挥作用时，中央控制计算机指挥协调控制系统稳步的退出控制状态，闭锁输出，并返回步骤a。当异常情况决策控制模块辨识到控制设备正常时，协调控制系统将执行下一步骤。

上述异常现象通常包括部分控制设备当前状态不适合参加中央协调控制系统统一指挥下的动作、部分控制设备退出或部分点对点通信回路中断。

在步骤c中，中央控制计算机在对信息进行辨识处理时采用了滤波、放大、移相、限幅、延时处理。