扩展c1～c12模型及SVC阻尼特性再认识

基于扩展Phillips-Heffron k1～k6模型的研究认为静止无功补偿器(SVC)在有功轻载工况下可能向电力系统提供负阻尼.为更加全面地认识SVC的阻尼作用,建立了考虑发电机阻尼绕组作用的单机一SVC一无穷大系统线性化直观模型(扩展c1～c12模型).基于该模型,给出了SVC提供的阻尼转矩解析式,分析了不同工况和自动电压调节器(AVR)增益下的SVC阻尼特性.研究认为,SVC的阻尼作用随有功负荷的增大而增大,随AVR增益的增大而减小,在有功轻载且AVR高增益时SVC阻尼作用最弱,但不会向系统提供负阻尼,不存在所谓的"阻尼失灵点",这深化了关于SVC阻尼特性的认识.大扰动下的系统非线性仿真验证了上述结论.     

基于最优变目标策略的励磁系统与SVC协调控制

发电机励磁系统以及静止无功补偿器(SVC)对远距离输电系统的稳定性有很大影响。文章基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包括状态变量发电机机端电压在内的状态空间方程,提出了一种最优变目标控制(OVAC)策略,根据励磁系统和SVC不同的控制目标分别采用不同的控制策略,从而协调控制这两种控制器。仿真结果表明,该策略能够有效提高故障时发电机的无功出力,并能提高系统阻尼,抑制振荡,同时改善系统的功角和电压稳定性。     

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...     

动态条件下并联补偿对系统电压小扰动稳定性影响的研究

在考虑电力系统动态环节的基础上，本文研究了并联补偿手段对系统电压小扰动稳定性的影响。发现并讨论了并联补偿电容器组与慢速励磁调节器之间的负阻尼现象，进一步借助于Heffron-Phillips发电机模型，对负阻尼产生的机理进行了探讨，并用仿真计算结果验证了这一结论。     

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。     

发电机励磁与SVC的改进自适应反步无源协调控制

考虑了阻尼系数的不确定性,提出了一种改进自适应反步无源协调控制策略,设计了发电机励磁与静止无功补偿器(SVC)的非线性协调控制器。采用浸入与不变(I & I)自适应控制设计了阻尼系数的自适应估计律,提高了控制器的自适应能力。基于反步法逐步递推,设计了SVC的控制律,并结合无源性理论,得到了发电机励磁的控制律。在反步法设计过程中,为了减小“微分爆炸”,将虚拟控制量的导数看作不确定项,并引入非线性阻尼算法对其进行处理。仿真结果表明,所设计的协调控制器明显地改善了电力系统的稳定性,并且具备较强的自适应性和鲁棒性。     

电力系统低频振荡机理及其控制措施研究

本文分析了电力系统低频振荡的负阻尼振荡机理、产生负阻尼的系统条件;同时根据低频振荡的共振机理理论,分析了发电机二阶模型和考虑励磁特性的三阶模型产生共振振荡的机理;然后讨论了由于电力系统的非线性奇异现象引发的低频振荡的振荡起因和条件;最后,针对低频振荡问题提出了相关控制策略,并指出了其发展新动向和研究热点。     

电力系统低频振荡机理及其控制措施研究

首先分析了电力系统低频振荡的负阻尼振荡机理、产生负阻尼的系统条件;同时根据低频振荡的共振机理理论,分析了发电机二阶模型和考虑励磁特性的三阶模型产生共振振荡的机理;然后讨论了由于电力系统的非线性奇异现象引发的低频振荡的振荡起因和条件;最后,针对低频振荡问题提出了相关控制策略,并指出了其发展新动向和研究热点。     

励磁系统模型和参数对低频振荡特征值的灵敏度分析

研究了国内广泛使用的4类发电机励磁系统模型与电力系统分析综合程序(PSASP)中自带模型的关系;基于小干扰动态稳定理论,把典型的几类励磁系统模型和单机无穷大系统Phillips-Heffron模型相结合,推导了带有完整的励磁系统参数,并可直接用于电力系统低频振荡分析的详细Phillips-Heffron模型.结合特征值对参数的灵敏度和特征值对矩阵元素的灵敏度,推导了低频振荡模式的阻尼对励磁系统参数的阻尼灵敏度,并进一步采用阻尼灵敏度的分析方法,分析归纳出励磁系统不同的模型和参数对电力系统低频振荡的影响,并将其推广到多机系统.仿真结果表明,不同的励磁系统参数对低频振荡的阻尼灵敏度大小不同,以调压器并联反馈环节的放大系数和时间常数影响最大,对于没有励磁机环节的励磁模型,以串联校正环节的放大倍数的阻尼灵敏度最大.     

间接法计算非线性电压稳定模型的平衡点分岔值

在动态系统平衡点分岔现象的数值分析中,间接法是一个有效的算法。该方法的基本原理是,当动态系统参数缓慢变化时,在其平衡点的延拓过程中,首先检测该平衡点流形的局部邻域内系统的拓扑性质的改变,然后应用插值法来确定更高精度要求的参数分岔值。文中用间接法来确定电力系统非线性稳定分析中的平衡点分岔值,对一典型的电压稳定模型进行计算以确定系统负荷参数的fold和Hopf分岔值,并给出时域仿真结果。     

短轴颈轴承中刚性转子混沌运动的控制

提出了适合于控制具有多重参数高维非自治复杂混沌系统的参数自适应控制算法。利用系统的动态行为反馈于参考模型,且自适应控制律包含了误差信号的导数项,使得自适应控制律的收敛性得到很大的改善,有效地控制具有复杂行为的非线性系统,特别是具有混沌行为的非线性非自治系统。以短轴颈轴承中刚性转子系统为对象,针对其参数变动而引起系统的振荡或混沌行为,采用参数自适应控制方法对转子系统进行有效的控制,从而实现系统的稳定运行。文中还讨论了不确定噪声扰动对系统稳定性的影响。     

PSS的综合阻尼力矩解法——兼及PSS与LOC的异同

指出了目前不能用同一方法分析电力系统稳定器(PSS)与线性最优控制(LOC)的原因。根据综合阻尼原理,将LOC的目标函数用于PSS的参数选择,并与根轨迹法的结果进行了动态响应方面的对比,获得了更为合理的结果。用能量耗散的统一概念,分析了PSS与LOC的异同,指出LOC可以获得全域内的最优值,且有稍好的鲁棒性,但PSS有很高的实用性且更容易构造。     

STATCOM鲁棒非线性控制

讨论了STATCOM的鲁棒非线性控制设计问题。利用直接反馈线性化技术（DFL）把STATCOM非线性模型转换成线性模型,并利用鲁棒控制器的设计方法消除模型中不确定参数的影响。设计过程中只需要不确定参数的边界,所设计控制器简单、有效,并能保证系统在所有参数范围内的渐进稳定性。3母线电力系统的仿真结果表明该控制器在系统具有不确定参数时能取得良好的电压调节性能。     

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。     

汽轮发电机组的非线性分散干扰抑制控制

将非线性鲁棒控制理论应用于多机电力系统的汽轮调速控制系统。在耗散系统理论框架下,用递推设计的方法,构造汽轮发电机组的能量存储函数,以避免求解HJI不等式,从而得到多机系统汽轮调速的非线性L₂增益干扰抑制控制规律。控制策略的所有变量都是可量测的,而且控制量只与本机组的状态量有关,与其他机组的状态量和输电网络的参数无关,因而具有分散性。4机系统仿真结果表明,该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性。     

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。     

静止补偿器的非线性控制

对于包含基于自换向绝缘双极型晶闸管（IGBT）逆变器的静止补偿器（STATCOM）, 提出了一种非线性控制策略。基于该控制策略,静止补偿器能够保证系统电压稳定在给定值附近,而且在提供无功补偿时具有理想的暂态性能。同时该控制策略具有对主要参数扰动的鲁棒性。仿真和实验结果证实了该控制策略的有效性。     

基于EE模型的励磁系统参数时域辨识法

提出一种基于EE（方程误差）模型的时域辨识算法，通过对离散采样数据的多重积分（PLPF法）估计模型参数值，直接求取待辨识系统微分方程的系数；再根据微分方程的系数，由特定系数法得到一个非线性方程组，然后用牛顿迭代法求解得出传递函数的模块环节实际参数。该方法的优点在于根据输入输出采样数据直接在时域上进行参数辨识，方法简便，较好地解决了由传递函数多项式a,b系数转化为传递函数框图环节参数的实际需求。该方法通过工业试验得到校核验证。     

基于广义哈密顿系统理论的汽轮调速器分散无源控制

提出了一种预置功角反馈的方法，推导出多机系统汽轮机调速系统的广义受控哈密顿系统模型，进而在哈密顿结构的基础上进行无源化控制器的设计。控制策略的所有变量都是本地可量测的，只与本机组的状态量有关，与其他机组的状态量和输电网络的参数无关，因而具有分散性。4机系统仿真结果表明，该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性和动态性能。