电力系统分散控制的推广MEE设计法

本文将最小误差激励(MEE)法推广应用于多机电力系统分散输出反馈控制器的设计。这种控 制方案以功率、电压及转速等的偏差作为局部反馈信号，考虑了汽轮发电机组的励磁和汽门 的综合调节。通过对某典型系统的设计和计算，验证了推广的MEE法在信息损失不是很严重 时是简单而有效的设计法。文中还将其与非线性最优控制、全局线性状态反馈控制、全局线 性输出反馈控制及经典比例式控制作了比较，获得了一些有意义的结果。     

基于在线辨识的实时最优励磁控制器

设计了一种在线实时最优励磁控制器(RTOEC)，其辨识器能够由发电机运行状态的变化采用非线性最小二乘法辨识法准确辨识出单机无穷大模型中的系统参数，从而可根据辨识结果及其系统所遭受的扰动，通过线性最优控制理论实时计算出线性最优励磁控制的反馈增益矩阵，以适应系统当前的运行点和所遭受的干扰。仿真结果表明，所设计的RTOEC能够适应系统运行状态的大范围变化，在大小扰动下均表现出良好的控制性能，有效提高了电力系统的静态和暂态稳定性。     

一种非线性自适应最优励磁控制器的设计

提出了一种非线性自适应最优励磁控制器。新的控制设计方法基于同步发电机的三阶双轴数学模型，其仅由代数运算实现的分散非线性反馈补偿律保证了系统在各种运行方式下具有足够的稳态调节精度。控制算法内置一个简单的在线自适应变增益策略以达到在各种工况下动态最优化控制的目的，通过求解闭环特征值优化问题来选取权矩阵的方法改善了系统受扰后的暂态响应性能。仿真计算结果表明，与传统的线性最优控制器相比，新的励磁控制器具有多方面优点。     

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。     

大型水轮发电机组水门开度控制零动态设计方法

针对一类非线性非最小相位系统，利用微分几何控制理论，首先通过引入动态反馈对其扩维以获得稳定的零动态，然后采用标准的线性系统方法设计非线性控制器;进一步利用哈密顿 — 雅可比 — 贝尔曼方程和中心流形理论分别证明所设计控制律的最优性以及闭环系统的稳定性。结合水轮机调速系统模型，求得大型水轮发电机组水门开度非线性最优控制律。对川渝—华中电网的仿真结果表明，与常规控制器相比，所设计的调速系统控制律能够显著提高电力系统的暂态稳定性。     

观测线性化追踪目标励磁控制

利用同步相量测量单元(PMU)测量电压相位角，通过相位角的在线追踪观测，实现状 态 方程式的线性化，在这种理论的基础上提出了追踪目标励磁控制(TOEC)。仿真结果 表明：在提高系统稳定极限和改善系统动态特性方面TOEC均优于线性最优励磁控制(LOEC) ，TOEC不仅可以实现电力系统闭环线性化控制，还具有使系统的状态逼近某一目标的能力 。     

基于逆系统方法的HVDC系统一般非线性控制

对于高压直流输电系统中整流器定直流电流、逆变器定关断越前角的控制问题，采用系统的三阶非仿射非线性控制模型，根据多变量控制的逆系统方法，设计了基于非线性反馈线性化和线性二次型最优的组合控制器，并给出了闭环系统稳定的充要条件。仿真结果证明了结论的正确性和文中所提方法的有效性。     

大型水火电力系统最优运行的分解协调原理

本文介绍大型水火电力系统最优运行的几种分解协调方法，即λ-DP(动态规划)法，γ-DP法 ，λ-γ法和γ-λ法。数学模型考虑了网损和水电厂水头的变化，但不包括梯级水电系统。 由于后一问题的复杂性将单独讨论。     

大型水火电力系统最优运行的分解协调原理

本文介绍大型水火电力系统最优运行的几种分解协调方法，即λ-DP(动态规划)法，γ-DP法 ，λ-γ法和γ-λ法。数学模型考虑了网损和水电厂水头的变化，但不包括梯级水电系统。 由于后一问题的复杂性将单独讨论。     

多地区电力系统频率和交换功率的分散最优控制

本文研究确定型多地区电力系统的频率和交换功率的分散最优控制问题。首先给出一种适于对频率和交换功率进行分散控制的数学模型。其次提出一种具有任意分散信息的分散算法。最后把所提出的算法运用于上面的模型中。数字仿真表明，系统的动态响应非常接近于集中最优系统。     

基于系统辨识的广域时滞鲁棒阻尼控制

针对电力系统区间低频振荡问题，提出了一种利用广域测量信号的电力系统阻尼控制器的设计方法。该方法采用广域测量系统（WAMS）提供的准实时测量数据，通过Prony传递函数辨识法和纯时滞环节Pade逼近法建立时滞电力系统模型;然后基于混合灵敏度 H ∞ 控制理论和极点配置方法设计阻尼控制器，使闭环系统在满足 H ∞ 性能指标的前提下极点分布于合适的区间，从而获得所需的系统动态性能。4机2区域电力系统和新英格兰测试系统仿真实例表明，采用广域测量反馈信号的阻尼控制器能够显著提高系统区间低频振荡的阻尼，并且具有时滞不敏感性。     

分散非线性最优励磁控制及工业装置设计

大型发电机组的励磁控制是改善电力系统动态品质和增强稳定性和最有效的技术手段之一。作者首次系统地微分几何方法，建立了电力系统仿射非线性模型并设计出非线性最优励磁控制器，本文首先从理论上解决了以下问题：在一个多机系统中，如何得到励磁控制策略？该策略具有：一、最优性；二、分散性，即仅依靠局量测来实施控制；三、独立性、四、有效性。随后依据上述成果，设计出具有优异性能的ＧＥＣ－１型非线性励磁控制装置。最后将     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统(HVDC)，提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法。设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明。所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性。通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

计及反馈信号多时滞特性的广域阻尼控制

广域测量系统是由多种通信媒质组成的复杂网络系统。由于不同通信媒质和装置的通信延迟时间各异且具有随机性，闭环电力系统在数学上是一个典型的非线性、多时滞且变时滞的动力系统。文中首先将非线性多时滞的系统模型线性化为线性多时滞的模型，然后分析了线性多时滞系统的稳定时滞域的拓扑性质，最后根据其拓扑性质设计了对时滞的异步变化不敏感的广域阻尼控制器。时域仿真结果表明:对于2区4机系统，当区内通信和区间通信分别具有不同时滞及其随机性的情况下，所设计的控制器仍能有效阻尼区间联络线上的低频振荡。     

静止移相器的非线性L2增益干扰抑制控制

静止移相器既可以用于优化潮流，也可以提高系统的暂态稳定性。文中首先构造了含静止移相器的电力系统鲁棒模型，然后在耗散系统理论下，利用递推方法构造存储函数，从而推导出了一种非线性的L2增益意义下的干扰抑制控制器。这种控制器很好地反映了系统的非线性特征，并使系统对干扰到输出的L2增益有限。仿真结果表明在该控制器作用下，闭环系统能很好地抑制干扰，特别在大干扰条件下能很快恢复稳定。     

非线性励磁控制中输出函数对系统性能的影响

发现在进行非线性系统的非线性控制设计时，状态方程中输出函数的选取对线性化以后系统状态方程的形式有很大的影响，进而影响到所设计的控制器性能。在此研究结果的基础上，改进了电力系统非线性控制器的设计方法，可以在统一的非线性控制设计框架下同时对多个状态量的性能指标提出要求，兼顾受控系统多个状态量的响应特性，使系统的动态性能和静态性能能够很好地协调，实现高性能的非线性控制。将改进的设计方法应用于发电机组的励磁控制，采用逆系统非线性控制原理设计了一种具有综合性能指标的非线性励磁控制规律。将所设计的多指标非线性励磁控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验，其结果表明所提出的控制器不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。     

静止移相器的非线性L增益干扰抑制控制

静止移相器既可以用于优化潮流，也可以提高系统的暂态稳定性。文中首先构造了含静止移相器的电力系统鲁棒模型，然后在耗散系统理论下，利用递推方法构造存储函数，从而推导出了一种非线性的L2增益意义下的干扰抑制控制器。这种控制器很好地反映了系统的非线性特征，并使系统对干扰到输出的L2增益有限。仿真结果表明在该控制器作用下，闭环系统能很好地抑制干扰，特别在大干扰条件下能很快恢复稳定。     

计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器（TCSC）非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。     

最小误差控制方法及其在电力系统中的应用

本文在研究Kosut提出的最小误差激励控制方法的基础上，提出了一个新的次最优控制方法——最小误差法。这个方法克服了原方法不能保证闭环系统稳定性的缺点，且更能体现“误差最小这个目标。将本文方法应用于多机电力系统励磁分散控制中，取得了令人满意的结果。”