基于时间最优和自抗扰跟踪的广域紧急直流功率支援控制

基于广域测量全局信号、根据时间最优控制理论和自抗扰跟踪控制理论设计了交直流互联电网紧急直流功率支援控制策略,利用时间最优控制驱赶系统状态迅速趋近故障后OMIB新平衡点并对其进行镇定控制。自抗扰控制器通过控制直流功率来实现对虚拟控制量的跟踪;新平衡点基于IEEAC思想通过利用最优布点的PMU实时信号在线不断预测逼近得到。通过6机3区域2直流系统验证表明:该控制策略能最大限度地发挥HVDC联络线的快速调制和短时过载能力,在联络线发生大扰动时,实现紧急控制和对功率缺额网区进行功率支援,其综合控制效果优于传统的线性DCM调制;自抗扰跟踪控制对扰动和模型的不确定性具有强适应性和强鲁棒性;以新平衡点为控制目标的直流调制效果明显优于以初始平衡点为控制目标的调制效果。     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定.为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿, 使逆变侧电压更具稳定性.首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略.仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性.     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定。为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿,使逆变侧电压更具稳定性。首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略。仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性。     

HVDC与发电机励磁的非线性综合控制策略

提出了一种用于改善交直流混联系统暂态稳定性的非线性控制策略,具体做法是通过建立高压直流输电(HVDC)与发电机组成的综合系统模型,应用最优变目标控制(OVAC)理论推导出了HVDC与发电机励磁的非线性综合控制策略.该控制策略首先驱动系统到达按最大稳定域选择的人工中间稳定平衡点,然后才驱动系统到达期望的稳定平衡点.仿真实验结果表明,该控制策略能够较好地提高交直流互联系统的暂态稳定性.     

一种计及紧急功率支援的直流互联异步电网动态频率分析方法

针对于直流互联异步电网,提出了一种可在计及直流紧急功率支援情况下,同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后动态频率分析方法。该方法对直流两侧电网的交流系统网络方程、综合负荷的静态模型、发电机原动机-调速器系统模型以及HVDC输电系统准稳态模型进行线性化处理,基于广域量测数据建立了直流互联异步电网扰动后的系统状态方程,可以同时求解出计及直流紧急功率支援的两侧电网频率动态响应。在此基础上利用二分法思想调整功率支援量,还可以获取某侧电网扰动后的频率极值或稳态值恢复到期望值所需的直流紧急功率支援量。对一个典型的两区域直流互联异步电网进行了仿真分析,验证了所提方法具有很高的精确性和适用性。     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电（HVDC）与发电机励磁协调的非线性控制策略。通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamilton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律。该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现。仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性。     

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的非线性控制策略.通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamil ton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律.该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现.仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性.     

HVDC紧急功率支援自适应模糊控制器设计

研究了高压直流输电系统（HVDC）紧急功率支援控制的实现方法，提出了一种基于参数自适应模糊PID控制算法的HVDC紧急功率支援控制器，它可以根据两侧交流系统的运行情况、故障后的状态等信息，即时地决定最佳的支援功率值，并控制直流输电系统按照最佳支援功率值进行定值功率支援。该控制器基于确定模糊模型，构造模糊PID控制器，并引入确定性模糊调整规则对其进行参数自适应调整，整个控制器结构简单、稳定性强且实现容易。文中采用一个两区域系统对该控制器进行了时域仿真计算。仿真结果表明：投入该控制器后，交流系统在各种大干扰下的频率响应均表现出令人满意的特性。     

分时段直流多落点系统紧急及阻尼协调控制

高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)由于快速响应和短时过载特性对紧急控制或功率突然严重缺额地区进行紧急功率支援作用巨大,同时能很好解决区域振荡问题.利用PSCAD/EMTDC建立3机3直流系统的仿真模型,然后,在不添加任何直流附加控制的情况下,分别对正常运行的HVDC1、HVDC2和HVDC3的控制系统施加与功率增量ΔP对应的调制指令,利用Prony辨识分析发电机功角差,找出有效抑制交流系统振荡的直流控制点.并根据最优变目标理论,在HVDC1停运时以最大能量耗散原理为基础利用故障驱动和轨迹驱动分时段进行紧急控制和阻尼控制,研究大扰动后交直流系统恢复稳定情况.结果表明利用分时段紧急协调控制且只在有效控制点进行后时段(即第2和第3时段)直流小方式调制能有效提高系统暂态稳定,改善系统后续阻尼,防止过/欠控及后续摆阻尼降低现象发生,使系统快速恢复稳定.     

基于静止同步补偿器与直流调制协调控制的低频振荡抑制方法

为实现交直流互联系统低频振荡的有效抑制,提出一种基于滑模变结构控制理论的直流调制与静止同步补偿器(STATCOM)统一阻尼协调控制策略。首先建立包含高压直流(HVDC)与STATCOM的交直流系统惯性中心模型,整体考虑互联系统阻尼,并引入滑模控制理论设计统一阻尼控制策略;其次将直流调制和STATCOM附加控制对STATCOM电压控制回路的相对增益、惯性转速差作为目标函数,协调优化分配HVDC与STATCOM参与阻尼控制的权重,实现在抑制系统阻尼效果最佳的同时使系统电压保持稳定。最后,利用PSCAD建立四机两区域仿真模型,证明了该控制策略的正确性及有效性。     

A nonlinear emergency control strategy for HVDC transmission systems

A novel nonlinear emergency control method for HVDC transmission systems is presented in this paper. First, an observation-decoupled state space model of AC and DC interconnected power systems, which allows estimation or computation of the state components from local measurements, is developed. Secondly, the nonlinear control rules of HVDC links are derived using optimal-variable-aim strategy, which not only improves the first-swing stability, but also effectively damps the subsequent power oscillation. Finally, the simulation results of a three-machine six-bus system show that the proposed method can enough use the capabilities of fast response and short-time overload of HVDC links to improve the transient stability of power systems.     

多馈入高压直流输电系统非线性附加控制器的设计

高压直流输电（HVDC）系统的附加控制器可以改善系统的稳定性。该文针对多馈入高压直流输电系统，应用非线性控制系统理论设计了直流系统的附加控制器。首先建立了多馈入高压直流输电系统的数学模型。然后推导出稳定控制规律，该规律考虑了2条直流系统附加控制的相互影响。最后以一个3机和2条直流联络线构成的系统为例进行了仿真研究。仿真结果表明：与传统的控制器相比，该控制器能更好地改善系统的稳定性。     

多端直流输电系统中的直流功率调制技术

与常规的双端直流输电系统相比，基于直流功率调制技术的多端直流输电系统能更灵活地向所连接的交流系统提供快速的紧急功率支持，改善交流系统的稳定性。文章对其中一端为弱交流系统的4端直流输电系统运用PSCAD/ EMTDC仿真软件研究了多端直流输电系统的功率调制技术，提出了该系统的仿真模型及其复合控制策略。仿真结果表明，所连接交流系统的强度、各换流站的控制策略和直流系统电流平衡原则的选取会极大地影响直流功率调制的性能，多端直流输电系统比常规的双端直流输电系统能更灵活地运用直流功率调制技术，进而有效地提高所连接交流系统的稳定性。     

混合交直流电力系统的非线性调制策略

针对大扰动情形，文中提出了一种用于改善多机交直流混合电力系统（有多条直流线路落点于其中）暂态稳定性的非线性控制方法，该方法基于微分几何理论，地直流输电系统等效为两个分别连接在整流侧和逆变侧的变导纳支路，在推导出直流输电系统的等效变导纳与各发电机输出电磁功率间的解析关系后，传统的发电机动态方程可被表示成仿射非线性的形式，因而可应用全局线性化方法来求得其控制变量，本文方法的主要特点在于，所求得的调制功率是一个交流系统状态的自适应和非线性函数，它可通过局部的反馈信号和少量来自其它发电机的信号来实现，文中以一个双馈入直流输电系统为测试对象，给出了所提控制器的设计过程和基于测试系统的仿真结果。     

计及风电高频保护的送端电网多直流协同频率控制

为解决中国能源与负荷逆向分布问题,大量高压直流输电工程正在建设或已经投运。针对送端电网中可能发生的直流闭锁导致的高频事件,计及风电机组的高频保护约束,研究了进行多回直流协同控制从而抑制电网频率偏移的方法,提出了以各健全直流总功率调制量最小为目标的多直流协同频率控制模型,通过一阶差分近似求解系统最大频率偏移相对于各受控直流功率的灵敏度,优化求解多直流协同频率控制策略。并进一步以某含高比例风电的送端电网为例,验证该方法在送端电网频率控制策略整定中的有效性。     

Fuzzy logic controller for enhancing oscillatory stability of AC/DC interconnected power system

A novel control strategy is developed for High Voltage DC (HVDC) links to improve oscillatory stability of interconnected power systems. An ‘area’ principle is proposed for controller design to damp AC tie power oscillations by increasing the oscillatory ‘deceleration area’. Exploiting fast control capability of HVDC link, a fuzzy-rule is adopted to smooth the power transition for reducing power ‘shock’ to power system. The strategy also incorporates adaptive control techniques to prevent tie-link power ‘chattering’. Simulation results using the proposed control scheme on two typical power systems are presented. The results demonstrate that significant improvements in both oscillatory and transient stability are obtained.     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

Power swing damping control by HVDC power modulation in an ac/dc hybrid transmission system

This paper describes power swing damping control by HVDC power modulation. In a hybrid system (where the ac transmission system and the HVDC system compose a loop transmission system), damping control of power swing by control of HVDC power is called power modulation control. The new HVDC link between the Shokoku and Kansai power systems forms a loop transmission system consisting of the existing ac transmission system and the new HVDC transmission system; therefore, power modulation control can be applied for stabilization of the ac system. This paper deals with a newly developed power modulation control system to damp two power-swing modes occurring in a 60-Hz interconnected system and the neighboring power system to the HVDC converter station. Characteristics of power swings in an ac systems, principles of power swing damping control by power modulation, the control system design method, and the results of verification tests by digital and analog simulators are described. It is shown that the developed power modulation system applied to the HVDC link is effective for damping two power swing modes.     

Optimal power flow solution of two-terminal HVDC systems using genetic algorithm

The usage extensively of high voltage direct current (HVDC) transmission links in recent years makes it necessary further work in this area. Therefore, two-terminal HVDC transmission link is one of most important elements in electrical power systems. HVDC link representation is mostly ignored and simplified for optimal power flow (OPF) studies in power systems. OPF problem of purely alternating current (AC) power systems is defined as minimization of the fuel cost to subjected equality and inequality constraints. Hence, OPF software of purely AC power systems is extended by taking into consideration power transfer control characteristics of HVDC links. In this paper, OPF problem of integrated AC–DC power systems is first solved by genetic algorithm that is a heuristic algorithm based on evolutionary. The proposed method is tested on two test systems which are the modified 5-node test system and the modified WSCC 9-bus test system. In order to show effectiveness and efficiency of the proposed method, the obtained results are compared to that reported in the literature.     

直流互联异步电网的HVDC与AGC协同功率分配

通过HVDC连接区域电网使得系统中出现直流互联异步电网,造成区域电网之间相互支援能力减弱,文中针对区域电网出现功率扰动后的频率调整问题,提出HVDC与AGC协同功率分配方法.介绍了电力系统频率调整模型以及HVDC参与一次调频的控制策略,基于一致性算法设计HVDC与AGC协同功率分配的方法,在二次调频阶段考虑各机组与HV...