基于Hamilton能量函数的发电机励磁与TCSC协调控制

发电机励磁与FACTS设备的协调控制是提高电力系统稳定性较为经济和有效的措施之一。基于广义Hamilton理论提出了发电机励磁与可控串补(Thyristor Controlled Series Compensator,TCSC)的协调控制方法。首先构造系统的Hamilton能量函数,将含TCSC的单机无穷大系统(Single Machine Infinite Bus,SMIB)表示为广义耗散Hamilton系统;然后采用能量补偿和阻尼注入的思想设计了发电机励磁和TCSC的协调控制器,物理意义更为清晰;最后用仿真算例进行验证,结果表明该控制策略可以提高系统阻尼,能够有效改善系统的稳定性。     

基于Hamilton理论改善多机系统暂态稳定性的励磁与SVC协调控制

基于伪广义哈密尔顿(Hamilton)理论设计了一般仿射非线性系统的镇定控制器,进而将包含静止无功补偿器(SVC)和发电机励磁的多机系统表示为伪广义Hamilton形式,该系统考虑了转移电导和SVC动态过程的影响.从能量的观点出发,利用鲁棒L2方法设计了发电机励磁和SVC非线性协调控制策略,并将该控制策略表示为易于量测...     

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor- controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法，对TCSC与水轮发电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明：多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题，并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能，既提高了系统的稳定运行能力，改善了系统各状态量的动态响应特性，又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明：TCSC与发电机进行协调控制，有利于提高系统的稳定运行能力，因此，在一次系统电气特性允许的情况下，应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧，以便实施TCSC与发电机的协调控制。     

同步发电机励磁和ASVG哈密顿系统建模与协调控制

针对单机无穷大系统,建立了包含先进无功发生器(ASVG)的三阶状态空间模型.采用广义Hamilton能量函数理论,考虑电力系统的非线性特性,设计了ASVG安装点电压与同步发电机励磁非线性控制器,该控制可以同时满足同步发电机励磁控制的功角稳定性与ASVG装设处电压的稳定性.单机-无穷大系统数字仿真结果验证了该控制律的有效性.     

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。     

发电机励磁与汽门控制系统的镇定性分析

为了分析发电机在考虑励磁与汽门控制作用下的镇定性问题,依据广义Hamilton系统的镇定理论,利用能量-Casimir函数构造了一个扩张的Hamilton函数,推证了该扩张的Hamilton函数的Hesse矩阵的正定性,从而证明了该扩张的Hamilton函数是系统的Lyapunov函数。并证明了所讨论的控制系统可以被常值反馈镇定,仿真结果验证了上述论证的正确性。     

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。     

TCSC与发电机励磁的自适应鲁棒协调控制方法

输电系统的暂态稳定性极易受到不确定参数和未知扰动的影响,而基于某一工作点的线性化模型的控制方法无法解决这些不确定因素带来的问题。因此,提出了一种晶闸管控制串联补偿装置TCSC(thyristor con-trolled series compensation)与发电机励磁的自适应鲁棒协调控制方法,将自适应反步(adaptive backstepping)算法和L2增益控制相结合。首先对系统进行降阶;然后递推地构造每个子系统的耗散不等式,通过自适应律和子系统控制律的设计,让子系统满足耗散性,从而保证子系统的鲁棒扰动抑制能力;最后,对装设TCSC的单机无穷大输电系统模型故障情况进行仿真。结果表明,所设计的ARCC方法可以明显改善发电机功角和TCSC接入点电压的动态响应,从而提高电力输电系统的暂态稳定性。     

提高暂态稳定的励磁与FACTS协调策略设计

灵活交流输电系统(FACTS)元件及发电机励磁系统对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。该文针对单机远距离与电网互联系统，提出采用非线性最优变目标策略协调设计发电机励磁、可控串补（TCSC）和静止无功补偿器(SVC)，从而提高首摆稳定性及快速阻尼后续振荡。所提协调方案是基于TCSC在故障期间闭锁时，SVC作为TCSC的辅助控制手段，当故障清除后，立即投入TCSC，从而使TCSC、SVC与发电机励磁同时贡献于暂态稳定性。在整个过程中，采用非线性最优变目标控制策略来协调所有控制器，即在暂态稳定第一摆及后续动态过程中预先设定两个目标：其一是励磁与FACTS输出最大，从而保证系统最大的暂态稳定域；其二是当发电机滑差接近于零时，控制器以阻尼功率振荡为目标，以使系统迅速恢复至稳态。最后采用NETOMAC仿真软件在我国阳城—淮阴输电工程中进行了仿真，并与常规PID控制进行了比较。结果表明，所提策略是正确的，有效的。     

含STATCOM装置的凸极式发电机励磁稳定控制设计

针对单机无穷大系统,采用凸极式发电机(xd′≠xq)模型,建立了包含静态同步补偿器(STATCOM)的系统方程,并利用微分几何线性化方法,实现了凸极式发电机励磁与STATCOM的协调控制,克服了以往的STATCOM模型需要假设STATCOM输出电压矢量在d轴的强约束条件。该设计方法进一步推广了微分几何线性化理论和控制器的应用范围,并提高了STATCOM与励磁协调控制的实用性。仿真结果表明文中所提出的模型和协调控制方法的合理性和有效性。     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

TCSC与发电机励磁的分散线性最优协调控制

针对电力系统非线性特性,采用反馈线性方法,以改善电力系统暂态稳定性为目标,应用线性二次型最优控制理论探讨了TCSC和发电机励磁系统的分散协调控制规律。最后应用Matlab软件对单机无穷大系统进行仿真试验,结果表明：所设计的控制规律能有效提高系统暂态稳定性。由于控制信号实现了本地化,本文所设计控制器具有一定工程实用性。     

发电机励磁及SVC非线性最优协调控制

发电机励磁和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对远距离输电的稳定性有很大影响。为了提高系统在大扰动情况下的暂态稳定性,提出一种发电机励磁系统与SVC协调非线性最优控制方法。通过建立发电机励磁与SVC系统的综合模型,将微分几何反馈线性化理论与线性最优控制理论相结合,设计了发电机励磁与SVC系统的非线性最优协调控制规律。控制信号实现了本地化,避免了远距离的信号传输。仿真结果证明,该控制方法能同时改善系统的功角稳定性和电压稳定性。     

基于自适应反演算法的电力系统发电机励磁绕组协调控制研究

为解决电力系统发电机励磁绕组受突加负载与突卸负载影响而容易出现协调控制效果较差的问题,提出基于自适应反演算法的电力系统发电机励磁绕组协调控制研究。依据电力系统发电机励磁绕组结构,在系统空载状态下对励磁进行补偿控制。采用自适应反演算法,获取协调控制实际输入控制率,并设计电力系统控制原则。确定机组整体模型中相应参数,实现电力系统发电机励磁绕组协调控制。实验结果表明,该控制方法在突加负载和突卸负载影响下电压保持平稳,为电力系统稳定运行奠定了基础。     

基于Hamilton系统方法的VSG控制研究

由于分布式电源的输出功率间歇性和波动性,传统电力电子逆变设备的低惯性和欠阻尼特性可能对电网稳定性带来不利影响,为了提高系统维持稳定性和抑制振荡所需的惯性和阻尼,利用考虑汽门与励磁协调控制的三阶同步发电机模型,设计了基于耗散Hamilton能量控制的虚拟同步发电机控制。并将ADRC技术运用到虚拟同步发电机控制中来消除控制系统内部的电压电流控制耦合项。最后,利用Dig SILENT/Power Factory仿真软件仿真分析并验证了所提的控制算法可以明显提高系统鲁棒性、抑制振荡、提供虚拟惯性和正阻尼以及消除参数摄动和耦合。     

静止无功补偿器与励磁系统的鲁棒协调控制

针对电力系统的强非线性不确定性,本文应用直接反馈线性化(DFL)和H∞非线性控制理论,设计了一种静止无功补偿器与发电机励磁系统鲁棒协调控制规律,该控制器可以同时镇定发电机功角稳定和控制节点电压,仿真实例表明该协调控制方法是有效的。     

基于Hamilton能量整形的多机电力系统励磁控制

基于广义Hamilton理论,提出将非线性微分-代数系统表示为一种改进的Hamilton系统的实现方法.通过重构结构矩阵,对所提系统的Hamilton函数进行能量整形,给出了镇定控制器的设计方法.以此为基础,研究了结构保留多机电力系统的Hamilton实现问题,运用能量整形方法,提出了可作为系统Lyapunov函数的Hamilton能量函数,并设计了可镇定该系统的励磁控制器.仿真结果证明了所提方法和控制策略对提高电力系统暂态稳定的有效性.