基于遗传算法的超导磁储能装置H2/H∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法)设计H₂/H_∞鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H_∞范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H₂范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题，并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比，所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性，还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置（SMES）PI型鲁棒控制器的设计，时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性，在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外，控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。     

多机非线性系统分散汽门H∞控制器

通过找出电力系统的广义哈密顿结构，设计出分散控制器，使得闭环系统为耗散的哈密顿系统。可以看到该控制律是线性的。因为没有对系统进行线性近似，所以又有别于在工作点附近进行线性近似后所设计的线性控制器。同时表明非线性系统通过找到系统适当的内部结构（文中为哈密顿结构）可以得到比用微分几何等其他方法所得到的更简单的控制器形式。最后从H_∞角度讨论了该控制器的抗干扰能力。     

多机非线性系统分散汽门H控制器

通过找出电力系统的广义哈密顿结构，设计出分散控制器，使得闭环系统为耗散的哈密顿系统。可以看到该控制律是线性的。因为没有对系统进行线性近似，所以又有别于在工作点附近进行线性近似后所设计的线性控制器。同时表明非线性系统通过找到系统适当的内部结构（文中为哈密顿结构）可以得到比用微分几何等其他方法所得到的更简单的控制器形式。最后从H_∞角度讨论了该控制器的抗干扰能力。     

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置（SMES）建模问题，根据SMES样机实验结果，构造了SMES的二阶鲁棒模型；然后在单机无穷大系统中，得到了含SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步，基于反馈线性化方法将系统线性化，再利用线性H_∞理论求得SMES的鲁棒控制规律。最后，用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下，SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行，并显著提高系统的暂态稳定极限，从而提高系统的输电能力。     

FACTS的PCH模型与自适应L2增益控制(二)应用篇

采用预置反馈方法，首先推导了TCSC与STATCOM的PCH（端口受控哈密顿）模型，接着基于受控哈密顿（Hamiltonian）系统理论，采用自适应L₂增益控制设计方法分别设计了单机电力系统中相应的自适应L₂增益控制器。仿真结果表明，通过与传统PID控制器以及不同的干扰抑制比相比较，所设计的控制器具有较强的鲁棒性。     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件，采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素，避免小偏差线性化模型的参数摄动问题，从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性。综合H_∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律，提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略，在大范围工况下具有一致的全局性能，并且3个组成部分可以分别独立设计；另外，可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起，而不影响后者阻尼低频振荡的性能。以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例，通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器。     

FACTS的PCH模型与自适应L增益控制(二)应用篇

采用预置反馈方法，首先推导了TCSC与STATCOM的PCH（端口受控哈密顿）模型，接着基于受控哈密顿（Hamiltonian）系统理论，采用自适应L₂增益控制设计方法分别设计了单机电力系统中相应的自适应L₂增益控制器。仿真结果表明，通过与传统PID控制器以及不同的干扰抑制比相比较，所设计的控制器具有较强的鲁棒性。     

FACTS的PCH模型与自适应L2增益控制（一）理论篇

采用预置反馈方法，将电力系统中存在的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统，从而导出了单机无穷大电力系统下SVC的PCH（端口受控哈密顿）模型。针对系统的外界干扰和参数不确定性问题，设计了相应的自适应L₂增益控制规律。文中直接采用哈密顿函数作为存储函数，不仅保证了数学上的严密性，且具有明确的物理意义。仿真结果表明SVC采用自适应L₂控制规律，不但可以确保系统渐近稳定，而且可以有效抑制干扰，对系统的工况具有自适应性。     

FACTS的PCH模型与自适应L增益控制（一）理论篇

采用预置反馈方法，将电力系统中存在的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统，从而导出了单机无穷大电力系统下SVC的PCH（端口受控哈密顿）模型。针对系统的外界干扰和参数不确定性问题，设计了相应的自适应L₂增益控制规律。文中直接采用哈密顿函数作为存储函数，不仅保证了数学上的严密性，且具有明确的物理意义。仿真结果表明SVC采用自适应L₂控制规律，不但可以确保系统渐近稳定，而且可以有效抑制干扰，对系统的工况具有自适应性。     

汽轮机调速系统的自适应L2增益干扰抑制控制

提出一种预置反馈的方法，推导出汽轮机调速控制系统的端口受控哈密顿系统（PCH system）模型，进而根据PCH系统的自适应L₂增益干扰抑制方法，设计汽轮机调速系统的控制规律。仿真结果表明，这种控制方法能有效抑制干扰，可以在大干扰条件下提高系统暂态稳定性。     

汽轮机调速系统的自适应L增益干扰抑制控制

提出一种预置反馈的方法，推导出汽轮机调速控制系统的端口受控哈密顿系统（PCH system）模型，进而根据PCH系统的自适应L₂增益干扰抑制方法，设计汽轮机调速系统的控制规律。仿真结果表明，这种控制方法能有效抑制干扰，可以在大干扰条件下提高系统暂态稳定性。     

汽轮发电机调速系统附加H∞鲁棒分散控制

利用H_∞控制理论的干扰抑制方法提出一种汽轮发电机调速系统附加鲁棒分散控制(GAHDC)策略。理论分析表明：通过提取发电机输出有功功率波动（ΔP_e）的变化量，使GAHDC只对故障后的功率振荡有抑制作用；利用ΔP_e作为输入扰动变量，避免了发电机方程的非线性问题；GAHDC只包含发电机调速系统的参数，与发电机的运行状态以及系统参数无关；在多机系统中，GAHDC不会对其他发电机的稳定性有危害作用，即GAHDC不存在参数协调和安装地点选择问题。3机和无穷大系统的三相短路仿真实验结果说明：故障后不稳定的系统在GAHDC作用下成为稳定；在惯性时间常数大的发电机上安装GAHDC，抑制振荡的速度较快；当系统中所有发电机都装设GAHDC时，故障后系统中功率振荡持续的时间是最少的。GAHDC实现了发电机的分散稳定控制。     

汽轮发电机调速系统附加H鲁棒分散控制

利用H_∞控制理论的干扰抑制方法提出一种汽轮发电机调速系统附加鲁棒分散控制(GAHDC)策略。理论分析表明：通过提取发电机输出有功功率波动（ΔP_e）的变化量，使GAHDC只对故障后的功率振荡有抑制作用；利用ΔP_e作为输入扰动变量，避免了发电机方程的非线性问题；GAHDC只包含发电机调速系统的参数，与发电机的运行状态以及系统参数无关；在多机系统中，GAHDC不会对其他发电机的稳定性有危害作用，即GAHDC不存在参数协调和安装地点选择问题。3机和无穷大系统的三相短路仿真实验结果说明：故障后不稳定的系统在GAHDC作用下成为稳定；在惯性时间常数大的发电机上安装GAHDC，抑制振荡的速度较快；当系统中所有发电机都装设GAHDC时，故障后系统中功率振荡持续的时间是最少的。GAHDC实现了发电机的分散稳定控制。     

自适应振荡过程的Ucosφ精确算法

提出了自适应跟踪振荡过程的精确计算方法，这种算法将差分全波傅里叶算法作为数字滤波器对输入信号进行滤波，然后用短数据窗（3点）先算出信号的频率，进而精确计算出信号的幅值和相位。用此算法求出的I>Ucosφ数值精度高，收敛性好，更真实地反映了电力系统振荡过程中发生三相短路时保护安装处电压和电流的变化；因此可以大大缩短I>Ucosφ作为电力系统振荡过程发生三相短路判别元件的动作时间，提高整套保护的性能。数字仿真结果验证了该算法的正确性。     

基于输电断面N-1静态安全潮流约束的联切负荷方案

电网中的一些输电断面受线路安全电流限制不能满足N-1原则时，为了保障系统的安全稳定运行，一般采取线路过载联切负荷措施。文中将基于输电断面N-1静态安全潮流约束的联切负荷方案分解为两个子问题，即确定联切负荷节点问题和实施联切负荷措施问题，基于直流潮流给出了整数规划数学模型及算法，算例采用实际电网中的联切负荷方案制定问题，结果表明，提出的分析方法简捷、可行，能够适用于实际系统。     

基于dq变换和ANN的电能质量扰动辨识

提出了一种利用dq变换提取信号特征，并结合神经网络来识别电能质量扰动信号类型的方法。该方法通过对测量的某一相电压由单相延迟构造三相，进行dq变换提取扰动的特征量，作为人工神经网络(ANN)的输入，从而对电能质量扰动信号类型进行识别。所提出的方法可用于电能质量扰动的实时监测与统计分析。仿真分析验证了该方法的有效性。     

复合电流滤过器K值偏移对相差保护的影响

在相差高频保护中，保证线路两端复合电流(I₁ I₂)滤过器的K值相同非常重要，若K值存在偏差，其输出操作电流之间就存在相位差δ，使发信机发出的高频信号间也存在相位差，不能反映实际故障电流的相位，影响保护装置正确判断区内外故障。文中利用对称分量法，计算了在单相、两相短路等故障情况下，线路两端K值偏移大小对应带来操作电流之间相位差的大小。经研究得出：线路两端相差高频保护装置的K值偏差越大，复合电流滤过器输出操作电流之间相位差就越大，对相差高频保护装置正确判断区内外故障越不利。最后提出了控制K值偏移的调试方法。     

EXCITATION CONTROL FOR POWER SYSTEMS WITH NO NLINEAR LOADS

The paper describes an approach of exact linearization for multiinput power systems with nonlinear loads. The considered nonlinear differential algebraic systems (NDAS) are not in general state variable form. Some new definitions of M derivative and M bracket that are similar to the definitions of classic differential geometric theory and some related revised results are given. The definitions of M derivative and M bracket can be easily used to obtain the feedback control law of the NDAS. The conditions of exact feedback linearization are shown. When given NDAS satisfy the proper conditions of exact linearization, the multi-machine power systems with nonlinear loads can be transformed into Brunovsky standard form with constraint algebraic equations.     

基于重采样的三相谐波检测瞬时无功功率法

提出了基于重采样的谐波检测方法，克服了数字化谐波检测瞬时无功功率法计算量大的缺点。当信号的最高频率为ω时，第1次采样频率为ω_f≥4ω。需要补偿N′次以下的谐波电流时，重采样频率应不小于(N′ 1 n)ω₀(ω₀为基波频率)。当一个周期内的采样点数为N₁时，重采样频率为ω_min=(N₁/4)ω₀。在重采样的基础上，继承了瞬时无功功率理论谐波检测方法的思想——将基波电流转变成直流分量，据此设计了一个数字谐波检测系统。仿真实验表明，该系统既具有数字系统的准确性和稳定性，又克服了数字滤波器计算量大和实时性差的问题，其动态跟随性有所改善。     

基于N-1原则的输电断面传送功率能力分析

输电断面传送功率能力分析是电力系统的一个重要研究课题，文中依据电网分析中广泛采用的N-1原则，研究了输电断面潮流在N-1静态安全约束下的传输功率能力，建立了断面传输功率约束的详细数学模型以及基于直流潮流的简化模型并给出了求解方法，特别针对复杂大规模互联电网建立了交流潮流与有功功率约束相结合的实用模型，并给出了以电力系统分析综合程序（PSASP）和用户程序接口（UPI）为计算工具的算法。通过实际系统中的算例表明，该方法简捷、可靠，能够满足实际电网分析计算需要，具有实用价值。