基于广域信息的电力系统阻尼控制器反馈信号选择

广域阻尼控制器（WADC）是抑制电力系统区间低频振荡模式的一种新技术，区别于传统的本地控制器设计，存在大量的不同种类反馈信号之间如何选择的问题。文中提出以WADC单位控制输出量获得最大阻尼为目标，基于线性系统的理论推导得到了用于WADC广域反馈信号选择的主模比指标，并且给出了基于Prony辨识的可用于复杂系统中的主模比计算方法。在2006年南方电网交直流混联系统中，通过特征值分析和时域仿真验证了最大主模比指标的有效性。     

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。     

基于主模比的FACTS阻尼控制器广域信号选取方法

FACTS阻尼控制器的广域信号选取是影响控制器效果的重要因素,提出了一种基于主模比指标的选取方法。对单输入输出系统建立辨识模型,提出主模比指标;利用Prony辨识手段,计算复杂多机系统各个反馈信号的主模比;通过一个标准3机系统验证主模比指标确定广域反馈信号的可行性;以川渝电网为实际案例,比较了广域阻尼与本地信号的静止无功补偿器控制效果的差异。仿真结果表明,该方法能有效改善系统动态稳定性。     

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。     

山东电网广域阻尼控制系统设计与分析

针对山东电网,提出了一种广域控制系统的设计和分析步骤。首先,需要对山东电网进行振荡稳定分析;然后,用伪随机二元信号探测和预测误差方法对系统进行降阶辨识,根据降阶辨识得到的主模比和留数指标来分别选择反馈信号和控制器地点;最后,控制设计问题就转化为带约束的非线性规划,可对多个控制器参数进行协调和优化。用山东电网仿真数据对广域阻尼控制系统进行验证的同时,也分析了它对本地模式的影响。仿真结果表明,该方法在阻尼山东电网的区间振荡和提高传输容量上均有效。     

基于ε—权衡“阻尼—时滞”电力系统广域阻尼控制

在解决电力系统区间低频振荡时存在广域信号延迟问题,对系统稳定运行带来巨大影响。针对此问题,首先建立时滞电力系统降阶数学模型;然后提出一种基于权衡的思想实现广域阻尼控制,通过利用线性矩阵不等式（LMI）工具箱并借助李雅普诺夫时滞稳定性判据求解广域阻尼控制器（WADC）参数,再利用时滞分割间接方法证明系统的稳定性,并对系统阻尼特性进行分析。最后以四机两区模型为例进行仿真,结果表明在约6 s时转子角和有功功率基本趋于稳定,相比其他常用广域阻尼控制器方法有效地改善电力系统阻尼稳定性。     

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.     

基于阻尼转矩分析法的广域阻尼控制器设计

阻尼转矩分析方法（DTA）是建立在发电机转子运动所获得的阻尼转矩这一概念,物理意义清晰。将阻尼转矩分析法扩展至时滞电力系统,推导了广域阻尼控制器（WADC）考虑时滞时的DTA模型。基于全系统DTA模型研究了时滞WADC对系统阻尼的影响机理,提出了时滞特性表征指标。在此基础上,从广域时滞信号的选择和控制器参数整定两个方面,推导了考虑时滞影响时WADC的配置方法。通过算例阐述了WADC的配置优化过程,并得到了时滞特性对WADC角度影响强度要明显大于放大倍数影响的结论,也证明了基于DTA的计及时滞的广域阻尼控制器的配置方法的正确性和可行性。     

基于降阶模型辨识的交直流混合输电系统广域阻尼控制

提出了一种辨识交直流混合输电系统降阶模型并设计其广域阻尼控制器的方法。首先在单输入单输出系统模型辨识原理的基础上提出交直流混合输电系统降阶模型的辨识方法；根据射影控制原理进一步设计了交直流混合输电系统的广域阻尼控制器。考虑到广域反馈信号在传输过程中存在的通信时延对系统稳定性的影响，设计了基于广域信号主导模式的时延补偿环节。以规划中的南方电网交直流混合输电系统进行算例研究，验证了所设计的广域阻尼控制器的有效性与可靠性。     

基于广域信号的柔性直流输电附加阻尼控制

柔性直流输电具有灵活可控的特点,而广域信号或广域信号的组合具有可控、可观性好和相位关系稳定等特点.结合柔性直流输电和广域信号的优点设计了柔性直流输电广域稳定控制器.利用扩展留数比选择最优的广域信号或其组合作为反馈输入,利用极点配置的方法确定附加阻尼控制器的参数.数值仿真结果表明基于广域信号为输入的阻尼控制器在系统振荡时能很好地阻尼功角振荡.     

广域阻尼控制延迟特性分析及其多项式拟合补偿

基于广域测量系统(WAMS)的互联电网区间阻尼控制能够有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量.采用远方反馈信号的广域阻尼控制系统需要解决的工程问题之一是研究数据传输过程中引入的延迟对控制性能的影响及其补偿方法.文中根据我国部分WAMS工程的通信延迟实测数据分析了WAMS延迟的特点,并针对广域阻尼控制设计了基于多项式拟合的预测方法补偿滞后的远方反馈信号.以一个典型的2区域4机系统为例研究了不同延迟条件对阻尼控制的影响和补偿效果.仿真表明:所提出的延迟补偿方法能够在一定延迟范围内有效地维持采用远方反馈信号的广域阻尼控制效果,为其工程应用奠定了基础.     

考虑广域测量时滞的广义预测电网阻尼控制

针对大型电力系统模型的复杂性和时变性使得离线计算结果可靠度不高的问题,利用广域测量条件下数据实时同步高速采集的优点,将广义预测控制理论应用于电网阻尼控制系统,提出一种适用于广域测量条件的电力系统阻尼控制器设计方案,以实现系统的实时监测、滚动优化和反馈控制。该方案引入预估补偿器以克服远方反馈信号的时滞对控制性能的影响;通过在线辨识参数不断修正广义预测控制器模型和预估器参数进行优化控制,达到改善互联电网阻尼、抑制低频振荡的目的。基于EPRI 36节点系统和国内某实际电网的仿真试验结果证实了控制方法的有效性。     

基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼控制器设计

针对联络线可能存在的功率低频振荡,采用广域测量数据并选择合适的反馈信号实现快速的广域时滞阻尼控制。在建立的电力系统线性化模型中考虑广域测量信号时滞,并基于参量Lyapunov理论设计得到了一种新型的广域时滞阻尼控制器,控制器控制律和参数值可以通过参量Lyapunov方程直接得到。基于4机2区仿真模型建立了互联电力系统研究模型,时域仿真表明,所提的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼互联系统区间振荡。     

南方电网广域阻尼控制系统及其运行分析

广域控制是新一代大电网调控技术的发展方向.南方电网公司为提升区域间振荡阻尼,研发并安装了广域阻尼控制系统.该系统由位于6个500 kV站点的相量测量单元(PMU)、位于2个直流整流站的控制子站、位于总调的控制中央站以及广域控制和高压直流(HVDC)输电系统的接口组成,利用2回大容量直流的调制来改善电网动态稳定性.文中介绍了广域阻尼控制系统的设计思路、总体概况、系统的开环试运行情况,详细分析了2次闭环大扰动试验的结果.运行与试验表明该系统完全达到了增强区域间振荡阻尼的设计目的.     

含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼协同控制方法

大规模新能源接入电网增加了弱阻尼振荡模式被激发的风险。首先,考虑同步发电机和光伏的动态特性,建立了详细的小信号模型,分析了光伏对低频振荡模式的影响,提出了含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼控制架构,实现光伏-同步机协调阻尼控制;然后,以特征值分析结果为依据,提出了广域阻尼控制参数的优化模型,并对控制参数进行优化整定;最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建了含光伏电站的四机两区域系统电磁暂态仿真模型,验证了所提广域阻尼控制方法的有效性。     

Optimization and coordination of wide-area damping controls for enhancing the transfer capability of interconnected power systems

This paper proposes systematic procedures to design wide-area damping controls (WADCs) in large interconnected power systems. An efficient model reduction method is first introduced, based on the pseudo-random binary signal (PRBS) probing technique and the prediction error identification algorithm (PEM). Then, the comprehensive controllability concept, as well as its calculating method, is proposed for properly locating the supplementary damping controllers. Further, an improved modal performance index is adopted as the measure of the stabilizing effect. With various constraints taken into account to meet practical engineering requirements, finally, the optimized and coordinated tuning of WADC parameters under various operation scenarios is achieved by a constrained nonlinear programming algorithm. The proposed approach has been tested on a practical 437-machine, 2791-node interconnected power system and the simulation results have demonstrated its high effectiveness in damping inter-area oscillations and enhancing across-region transfer capabilities.     

基于LMI的时滞电力系统双层广域阻尼控制

针对时滞电力系统提出一种新型建模方法,并且对其进行了广域附加区间阻尼控制的双层控制设计。直接采用时滞系统控制理论克服广域信号的时滞对闭环电力系统稳定性的不良影响。第一层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制,利用时滞系统的控制理论,采用线性矩阵不等式方法,求解状态反馈矩阵和观测器增益矩阵,进行反馈控制。10机39节点算例测试系统上的仿真结果表明,基于该方法设计的附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,鲁棒性强,能够较好地抑制区间振荡。该方法为关于时滞系统的控制理论在广域附加区间阻尼控制中的直接应用搭建了平台,提供了可行性。     

基于果蝇优化算法的广域阻尼控制器设计

针对大规模互联电网区间低频振荡问题,提出了基于果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)的广域阻尼控制器设计方法。以标准16机68节点系统为例,对系统进行线性化,并进行模态分析,找出系统区间振荡模式及阻尼比。根据区域低频振荡模式下参与因子选择广域反馈信号。分析了广域控制器结构,并采用FOA算法对其参数进行优化。仿真结果表明,提出的广域控制器方法能有效地提高区间振荡阻尼比,为电力系统低频振荡优化控制提供了新的思路。