双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化

对于含双馈风电场的多机电力系统,在双馈风机内部引入附加阻尼控制环节可以抑制系统低频振荡,但双馈风机附加阻尼控制环节可能会影响电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡的效果。提出了一种双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化方法,设计了兼顾机电振荡模式和非机电振荡模式的阻尼特性的优化目标函数,并给出了基于粒子群算法的求解方法。以三机系统作为算例,优化设计了双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数。时域仿真结果表明,所提出的参数协调优化方法可以更好地提升系统的阻尼,有利于低频振荡的快速平抑。     

基于辨识和留数的发电机广域附加阻尼控制器设计

发电机广域阻尼控制器（Wide-area Power System Stabilizer,WAPSS）采用对区间低频振荡模式具有强可观性的广域区间信息作为反馈信号。广域信息的引入,使得被控对象为高阶复杂电力系统,基于单机无穷大系统的传统PSS设计方法不再适用。提出了一种基于辨识和留数的发电机广域阻尼控制器设计方法,首先利用辨识方法得到被控电力系统的降阶模型,然后根据降阶模型的留数得到发电机广域阻尼控制器的参数,避免了复杂的矩阵方程求解,简化了设计流程。基于该方法设计的WAPSS控制效果在中国南方电网系统得到了仿真验证,仿真结果表明,该方法设计的WAPSS能有效阻尼区间低频振荡,提高系统稳定性。     

基于实测相频特性的电力系统稳定器参数设计

电力系统稳定器是抑制电力系统低频振荡最为有效的措施之一,其参数整定比较复杂和困难。该文依据实测的励磁系统未补偿相频特性,以励磁系统所需要补偿相位的平方与电力系统稳定器可提供相位的平方差的绝对值之和达到最小为优化目标,采用Levenberg-Marquardt优化算法,求取电力系统稳定器超前/滞后环节参数。现场机组实测相频特性的仿真结果表明,该文优化得到的电力系统稳定器参数,能较好地改善相关模式的阻尼特性,抑制电力系统低频振荡。     

基于量测及智能优化算法的阻尼控制器协调设计

针对PSS与FACTS阻尼控制器的参数协调问题,提出了基于量测及智能优化算法的阻尼控制器协调设计方法。采用基于量测的Prony算法可以准确得到各机电振荡模式的特征值,采用微粒群优化算法可以有效协调优化阻尼控制器参数。仿真分析表明：PSS对提高本地模式及区间模式的阻尼比均有效,FACTS阻尼控制器则对提高区间模式阻尼比则更为有效,采用PSS与FACTS阻尼控制器的协调可以更好地抑制电力系统低频振荡。     

一种新型电力系统稳定器模型研究

针对电力系统低频振荡问题,本文提出一种新型低频段抑制增强的电力系统稳定器模型。该模型基于发电机机械运动模型,转速变化量经微分环节相位超前,加速功率变化量相位超前Δω轴90°,解决了PSS2B相位补偿主要为超前环节而造成的低频段增益小于高频段的问题。RTDS试验证明,该模型能够增强低频段系统阻尼,提高低频段有功振荡的抑制效果。     

运用细菌群体趋药性优化的电力系统广域阻尼控制

分析了广域阻尼控制器（WADC）的超前-滞后环节补偿广域测量信号大时滞的效果。介绍了确定WADC参数的方法。根据时滞引起的广域信号滞后角的大小选择超前或滞后补偿,并确定时间常数。介绍了细菌群体趋药性（BCC）优化算法及其应用,并采用BCC优化算法获得WADC的增益以改善电力系统阻尼。优化过程中采用时间加权误差平方的积分（ITSE）作为性能指标。4机2区域测试系统大扰动仿真结果表明,这种WADC在运行点大范围变化的情况下可以抑制互联电网中出现的低频振荡,有效改善电力系统稳定性。     

抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法

电力系统稳定器(PSS)是抑制低频振荡最常用的方法,但安装了基于负阻尼机理设计的PSS后仍然可能发生共振机理低频振荡。推导了共振机理低频振荡幅值的数学表达式,并对振荡模式的共振特性进行分析。据此提出了抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法。本方法设计的目标函数不仅考虑PSS的相位补偿特性,同时考虑了其幅频特性,能够更好地补偿振荡频率处所需相位并调整PSS提供的增益。此外根据不同振荡模式的共振特性计算得到不同的权重系数,保证了对系统危害更大的振荡模式能被更好地抑制。最后采用粒子群优化算法求得最佳的PSS参数。四机两区域系统中的仿真结果表明,相比传统的基于负阻尼机理设计的PSS,所提方法设计的PSS能够更加均衡有效地抑制共振机理低频振荡,同时不影响其原有的对负阻尼低频振荡的抑制效果。     

BFO-PSO混合算法的PSS参数优化设计

针对传统PSS参数设计问题,文中基于细菌觅食-微粒群混合优化算法,提出一种协调优化PSS参数的新方法。为了提高电力系统机电振荡模式的阻尼和增加系统的鲁棒性,将阻尼控制器参数设计问题归结为带有不等式约束的目标优化问题,并在目标函数中考虑了多种运行方式,采用细菌觅食-微粒群混合优化算法求解优化问题设计PSS参数。最后通过算例验证了该方法的合理性,是一种对多种运行方式具有良好鲁棒性的阻尼控制器参数优化方法,有效地抑制了低频振荡。     

运用细菌群体趋药性优化的电力系统广域阻尼控制

分析了广域阻尼控制器(WADC)的超前-滞后环节补偿广域测量信号大时滞的效果.介绍了确定WADC参数的方法.根据时滞引起的广域信号滞后角的大小选择超前或滞后补偿,并确定时间常数.介绍了细菌群体趋药性(BCC)优化算法及其应用,并采用BCC优化算法获得WADC的增益以改善电力系统阻尼.优化过程中采用时间加权误差平方的积分(ITSE)作为性能指标.4机2区域测试系统大扰动仿真结果表明,这种WADC在运行点大范围变化的情况下可以抑制互联电网中出现的低频振荡,有效改善电力系统稳定性.     

电力系统低频振荡定位与抑制研究

随着电力系统的不断发展,低频振荡问题对电力系统稳定性的影响日益凸显,因此,提出利用TLS-ESPRIT算法首先对低频振荡的振荡模态进行识别,并计算出各发电机组的阻尼转矩系数,进行振荡源识别与定位,然后针对振荡源设计静止无功补偿器(SVC)与电力系统稳定器(PSS)相结合的附加阻尼控制器的方法进行低频振荡抑制,其中阻尼控制器的参数设计经过混沌粒子群算法协调优化处理,起到较好的响应效果。最后通过Matlab搭建了一个四机两区域系统进行仿真分析,其结果表明了此方法能够有效地进行低频的识别与定位,投入阻尼控制器后振荡能够较快平息,验证了此方法的可靠性,提高了电力系统的稳定性。     

标准测试系统中PSS参数协同优化与配置研究

选取IEEE-57节点测试系统进行振荡模式、阻尼特性和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)投退分析,校核系统PSS配置的合理性及抑制低频振荡的效果。基于自适应加速粒子群算法分3步对测试系统进行PSS参数协同优化和配置,第一步对15号机PSS参数进行单机优化,对比系统阻尼;第二步对18号机进行PSS配置及其参数优化,提高测试系统阻尼;第三步对15、18号两机进行PSS参数协同优化,获得更高阻尼特性的参数。利用小干扰稳定时域仿真和普罗尼算法(Prony分析),验证得协同优化的PSS参数阻尼效果更好,系统动态安全稳定水平更高且PSS协同优化及配置方法有效可行。     

一种提高多小水电群送出能力的PSS参数协调优化方法

提出了一种基于粒子群算法的PSS参数协调优化方法,通过增加主导低频振荡模式阻尼比的方式来提高小水电群的送出能力。所提方法首先计算出影响各小水电群送出能力的主导低频振荡模式。然后利用留数指标来筛选出参与PSS参数协调优化的机组,留数指标能够综合反映出机组参与主导低频振荡模式的可控性及可观性程度。最后提出了改进的PSO搜索策略以提高粒子群寻优的效率。将该方法应用到云南电网滇西地区的保山、怒江和迪庆三个小水电群中,以提高滇西地区小水电群的整体送出能力。计算结果表明提出的方法是可行和有效的。     

基于灵敏度分析的电力系统稳定器参数优化

推导了电力系统稳定器(PSS)参数灵敏度指标的计算过程,并在小干扰稳定分析软件SSAP中实现了2种灵敏度计算功能,即振荡模式特征值及其阻尼比对PSS参数灵敏度的计算功能,以及控制器等效交流增益不变约束下的振荡模式特征值及其阻尼比对控制器补偿相位的灵敏度的计算功能,可以对低频振荡阻尼进行优化(或约束优化)。以红海湾电厂600 MW机组为例,通过PSS参数的灵敏度分析对低频振荡阻尼进行约束优化,特征值分析与现场抗扰动试验的实测录波结果相吻合,验证了SSAP灵敏度分析理论与计算的准确性及其在工程中的指导作用。     

风光火打捆外送系统STATCOM-POD协调优化设计

风电和光伏与火电打捆外送是我国大型新能源基地电力外送的重要途径.针对风光火打捆外送系统低频振荡问题,提出一种基于静止同步补偿器附加功率振荡阻尼控制协调优化设计策略.首先,搭建了风光火打捆外送系统模型,设计了STATCOM-POD控制器,并采用联络线有功功率作为控制器输入量.然后,基于李雅普诺夫稳定法则构建了计及系统所有...     

水电站励磁系统参数优化研究

由于电网建设与电源建设、负荷发展存在时间差,现有网架结构和地区用电负荷可能难以满足大型能源基地电能送出的需求。为了解决这一问题,提出了1套电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)的参数优化方案。在综合考虑系统需求及机组稳定性的基础上,通过增加1级超前滞后环节来改善本机PSS的频率特性,找出影响电能送出的振荡模式,针对该模式对机组励磁系统进行重点相位补偿。优化参数比原始参数具有更平缓的幅频特性和较大的临界增益。采用电力系统综合分析程序,分别通过时域仿真和现场试验的方法,验证了该电站开机极限功率在2010年夏季丰水期方式下可以由1 765 MW提高到2 900 MW。研究结果表明：优化并网机组PSS的参数可有效改善系统的动态稳定水平,提高电网的外送能力。     

基于可观测与可控度的直流输电次同步振荡阻尼控制研究

汽轮发电机组轴系在次同步频率范围内往往存在多个扭振模态。目前对高压直流输电引起的多模态次同步振荡尚缺乏行之有效的抑制策略,系统中多次出现应用次同步振荡阻尼控制器后轴系依然存在明显振荡的现象。应用状态空间法对轴系机械系统进行分析,建立了次同步振荡模态的可观测度与可控度的概念。在设计次同步振荡阻尼控制器时,基于次同步振荡的可控与可观测度进行参数优化。PSCAD/EMTDC的时域仿真结果表明,传统的次同步振荡阻尼控制器对于可观测与可控度较低的振荡模态抑制效果较差,而所提出的基于可观测与可控度的次同步振荡阻尼控制     

提高电力系统稳定器增益的相位幅值协调优化方法

特高压互联电网的建设造成了系统低频振荡和阻尼的降低,增加了电网动态失稳的风险。电力系统稳定器(PSS)可以有效地提高系统的阻尼。由于常规的参数设置方法可能造成PSS运行增益偏小的问题,文中提出了一种新的参数设置思路和方法。通过相位和幅值协调优化,提升PSS增益的稳定裕度,从而大幅提高PSS正常运行时的交流增益,明显地增强PSS的阻尼效果。仿真及实际现场PSS投运试验验证了新的参数设置办法在基本不影响角度补偿的情况下,大幅提高PSS运行增益,提升抑制低频振荡的能力,提高小干扰稳定性和电网故障后的恢复能力。     

机侧与网侧多通道附加阻尼控制器参数协调综合抑制低频振荡和次同步振荡

由于低频振荡与次同步振荡存在阻尼耦合,针对一种特定振荡模式设计控制器,会对其他频段的振荡模式造成不利的影响。综合考虑低频振荡与次同步振荡这2种模式,基于模式分离方法设计机侧与网侧附加阻尼控制器,将阻尼耦合问题转化为控制器之间的参数协调优化问题。使各控制器之间以及对应同一振荡模式的各通道之间的参数协调配合,以综合抑制低频振荡与次同步振荡,最大限度地降低模式之间的阻尼耦合;在协调优化过程中,对次同步振荡模式的阻尼比阈值进行动态设定,即次同步振荡模式的频率越大,其所需阻尼比的阈值越小。特征值分析与时域仿真结果均表明,所提协调控制策略能显著地改善系统各频段的阻尼特性;相比于传统的阻尼控制策略,所提协调控制策略具有更好的阻尼效果。     

基于区域极点配置的风电系统弱阻尼低频振荡模式抑制

风电并网不仅影响原有低频振荡模式,而且可能引入新的模式。改善单个低频振荡模式,可能削弱其他模式阻尼。基于双馈风电机组详细建模,建立风电系统状态空间方程,选择控制变量和输出变量。考虑双馈风电机组出力变化,分析弱阻尼低频模式区域极点配置的必要性。兼顾电网原有及新引入弱阻尼低频模式,构建降阶模型。采用基于线性矩阵不等式的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频模式配置在设定区域,提高其阻尼比,并增加系统稳定裕度。算例分析表明,所设计控制器有效提高所有弱阻尼低频模式的阻尼,改善了风电系统振荡特性。     

基于电气距离的低频振荡关联区域和模式类型识别

对于低频振荡在线分析得到的若干个振荡模式,调度运行人员需要掌握典型振荡模式的阻尼水平,在紧急状态下根据振荡模式的类型和关联区域采取控制策略。提出了一种基于电网运行分区间电气距离的关联区域和模式类型识别方法,自动识别参与振荡两群机组的关联区域,区分局部振荡模式和区域间振荡模式。通过拓扑分析确定电网的运行分区,选取电压等级最高的母线作为每个运行分区的代表母线。将振荡模式两群关联机组所属的运行分区作为各群的关联运行分区,通过多端口网络等值计算各运行分区代表母线间的电气距离。将同一群中电气距离较近的运行分区进行聚合得到振荡模式两群的关联区域,根据两群关联区域间的电气距离区分局部振荡模式和区域间振荡模式。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性。