電力系統穩定器的混合差分進(jìn)化算法設計研究

　　(5)必要時(shí)遷移程序：遷移選擇是基于，變數的第j次為：

(16)

　　其中，為隨機數產(chǎn)生器，、為參數向量第j 個(gè)變數上下限，為目前最佳向量的第j個(gè)變數。

　　(6)必要時(shí)加速程序：在差分進(jìn)化求解中，當下一代目標函數比上一代差時(shí)，可能需要經(jīng)過(guò)多代才能達到最佳，此時(shí)需要進(jìn)入加速程序，加速程序可表示為：

(17)

　　其中，為新一代最佳解， 為目標函數梯度，為步階大小。

2.3 不同目標函數的電力系統穩定器

　　將發(fā)電機各工作點(diǎn)及勵磁系統參數輸入程序中運行，令目標函數極小化，以判斷機電模式的電力系統穩定器是否在指定的復平面內，此處選擇。表3為單機系統在不同目標函數下設置的電力系統穩定度參數。圖5(a)為發(fā)電機系統無(wú)電力系統穩定器時(shí)的機電模式，圖5(b)~ 5(d)為發(fā)電機系統在不同目標函數下電力系統穩定器的機電模式。由圖5可知，在目標函數M下設計的電力系統穩定器，無(wú)論在何種結構的電網(wǎng)系統中或系統負載變換，系統的阻尼比都能有效控制在指定的范圍內以獲得較好的動(dòng)態(tài)性能。

3 多汽輪機發(fā)電機系統

3.1 六汽輪發(fā)電機系統

　　對于單汽輪機無(wú)線(xiàn)匯流排系統，利用混合差分進(jìn)化法及極點(diǎn)指定目標函數M設計的電力系統穩定器，應用在不同電網(wǎng)結構下，是發(fā)電機的機電模式處于指定的復平面區域內，具有較高的動(dòng)態(tài)性能。根據該方法設計用于多汽輪機的電力系統穩定器，并求出系統中各發(fā)電機的電力系統穩定器，以保證這個(gè)系統的機電模式處于指定的復平面區。

　　圖6為一個(gè)6汽輪機14匯流排電力系統，假設第一臺汽輪機所接的匯流排為無(wú)線(xiàn)匯流排，則實(shí)際系統可視為5臺發(fā)電機，各發(fā)電機、勵磁系統、傳輸線(xiàn)及發(fā)電機原始工作點(diǎn)等參數如表4所示。

　　將表4中的參數值代入電網(wǎng)系統并線(xiàn)性化求得系統在有無(wú)PPS下的機電模式如表5所示，無(wú)PPS機電模式的阻尼比非常小，均小于0.1，系統極不穩定，需設計電力系統穩定器以增強系統阻尼，改善系統動(dòng)態(tài)特性。在各發(fā)電機組不同P、Q和X_e下，根據式(9)指定的復平面域，設計電力系統穩定器。在加了電力系統穩定器后，明顯改善了系統的機電模式。

3.2 十汽輪發(fā)電機系統

　　如圖7所示的10機39匯流排電力系統，假設發(fā)電機G1所接匯流排為無(wú)線(xiàn)匯流排，因此實(shí)際系統可視為九部發(fā)電機。將單機電力系統穩定器的設計方法用于多機系統，根據發(fā)電機輸出效率、無(wú)功功率及輸電電抗變化等條件，利用混合差分進(jìn)化法及極點(diǎn)指定法設計多機系統電力系統穩定器，設計過(guò)程中取。

　　為驗證系統的阻尼效果，對系統在移除圖7匯流排傳輸線(xiàn)7~13后，0.2秒恢復情況下的大干擾條件進(jìn)行輸出響應測量，并對電力系統在無(wú)有電力系統穩定器兩種條件下進(jìn)行非線(xiàn)性系統時(shí)域模擬，所得結果如圖8，具體數值如表6。由圖表可知，電力系統穩定器不但能提高系統的穩定性，還能提高系統的動(dòng)態(tài)特性。

4 結論

　　本文以單輪機2匯流排系統為設計基礎，在發(fā)電機輸出功率及線(xiàn)路電抗變動(dòng)條件下，利用混合差分進(jìn)化法及不同目標函數極點(diǎn)值指定方式，優(yōu)化設計超前-落后型電力系統穩定器，以適應負載變動(dòng)及不同電網(wǎng)結構的影響，提高發(fā)電機的動(dòng)態(tài)特性。最后將該方法應用于兩種不同電網(wǎng)結構的大型電網(wǎng)系統中，其整個(gè)系統的機電模式仍處于指定的復平面區域內，可保證獲得預期的阻尼效果，使整個(gè)系統具有良好的動(dòng)態(tài)特性。

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