基于蚁群算法的晶闸管控制串联补偿控制提高超高压电网稳定性的研究

采用一种基于注入电流法的晶闸管控制串联电容器补偿（thyristorcontrolledseriescompensation,TCSC）模型,设计了基于暂态能量函数和蚁群算法的TCSC控制器,对控制器参数进行自适应优化。针对典型500kV超高压线路进行控制性能的时域仿真分析,验证了所设计的TCSC稳定控制策略能够有效地提高大区域互联电网的动态稳定性。     

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。     

同步信号及电路参数对可控串补(TCSC)动态特性的影响

通过计算机数值仿真和动模实验研究,提出了不同同步信号及电路参数对可控串补（TCSC）的动态工作特性及控制精度的主要影响。从等效的概念上分析了TCSC的动态阻尼特性。得到了采用闭环控制方式可缩短阻抗调节时响应时间的结论。研究表明,合理选取同步信号和采取特殊的硬件Block和Bypass控制模式,可有效减小各种干扰,实现TCSC三相运行时工作区域的快速过渡跳变和稳定运行,缩短了动态调节的响应时间,有效地消除了系统故障后的直流分量,提高了暂态稳定控制特性。     

多机电力系统中多台TCSC控制器间的交互影响研究

建立了多机电力系统中装设多台可控串补装置(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)时的扩展Phillips-Heffron模型.基于该模型给出了4机11节点测试系统中联合运行2台TCSC控制器时TCSC间存在交互影响的实例,指出处于多机系统同一电力区域中的多个TCSC控制器之间存在负交互影响的可能,在设计TCSC时应予以考虑,以使电力系统中多个FACTS控制器能协调运行.     

基于网络实时动态等值的自适应TCSC控制器

将强跟踪滤波器和最小二乘估计相结合用于联络线上可控串补(Thyristor Controlled Series Compensator,TCSC) 的控制,建立了一种新的自适应TCSC控制器。该控制器根据TCSC本地测量量由强跟踪滤波器和最小二乘估计对两侧复杂交流网络进行实时动态等值,进而准确获得两侧等值发电机的参数和变量,从而调整控制器以适应两侧交流系统运行点以及系统内结构的变化。仿真分析表明,该自适应 TCSC控制器可有效提高电力系统的稳定性,在系统遭受干扰时表现出良好的动态性能。     

基于非参数化模型的TCSC与SVC控制

考虑到电力系统实际应用中很难获得的网络拓扑和参数，使得FACTS控制器的参数化模型的建立与验证极为困难，提出采用采样调节器设计技术进行晶闸管控制串联补偿器（TCSC）与静功补偿器（SVC）的控制，以提高系统的暂态稳定水平。所采用的采样调节器设计技术只需事先获得系统的开环阶跃响应，完全建立在非参数化模型之上，它不但能保证闭环系统的稳定性和优越的动态性能，稳态零误差，而且对电力系统的非线性及运行点的变化具有足够的鲁棒性。最后，通过NETOMAC仿真软件在我国阳城－淮阴输电工程中进行了仿真验证，证明了所设计方案的有效性。     

水轮机调速系统的非线性自适应控制

水门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有极其重要的作用,而且对抑制电力系统低频振荡、改善动态品质也有不可低估的作用。国内外水轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想水轮机模型。论文考虑了水轮发电机固有的非线性以及水轮机参数的不确定性,基于微分几何理论和自适应控制方法推导了水轮机调速的非线性自适应控制律(NAC)。数字仿真试验表明,所设计的调速器控制律具有较强的参数自适应能力,在改善系统动态特性和提高系统大干扰稳定性方面优于未考虑参数不确定的非线性控制律(CNGC)。     

TCSC自适应逆推控制器设计

针对可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的动态过程和发电机阻尼系数不能精确测量的情况，将含有TCSC的单机无穷大系统用一个三阶微分方程表示，用自适应逆推方法设计了TCSC稳定控制器。在系统模型中考虑了TCSC的动态过程．同时保留了系统的非线性特性，运用自适应增益控制律进行参数的实时估计。仿真结果表明设计的TCSC稳定控制器能快速抑制振荡，保证单机无穷大系统的暂态稳定。     

TCSC与SVC用于提高输电系统暂态稳定性的仿真研究

针对电力系统中存在的暂态稳定性问题，为保证足够的传输功率且不必在故障时切机，考虑同时采用晶闸管控串联补偿器（TCSC）和静止无功补偿器（SVC）来提高系统保持同步的能力。采用多机系统中TCSC和SVC以能量函数法为指导的控制策略，不仅能提高系统功角稳定，而且与网络参数无关，具有较强的鲁棒性。对于典型的高压远距离交流输电系统，采用NETOMAC仿真软件进行了仿真，研究了TCSC和SVC以及一些辅助措施在各种严重故障下对提高系统暂态稳定性的作用。通过比较证实了所采用的控制策略具有有效性和优越性。     

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。     

考虑暂稳约束下含TCSC联络线的传输能力

可控串补(TCSC)通过改变线路电抗值即改变网络结构来实现对系统的控制.随着现代电力系统的发展,系统规模越来越大、电压等级越来越高,电网输送能力赶不上负荷的需求、而电力市场化运营又需要系统采用更多的控制手段,在输电电网中应用TCSC来增加输电能力、控制系统潮流、提高系统稳定性显得尤为迫切.文中研究输电线路安装了TCSC...     

Fuzzy based damping controller for TCSC using local measurements to enhance transient stability of power systems

This paper proposes a local fuzzy based damping controller (LFDC) for thyristor controlled series capacitor (TCSC) to improve transient stability of power systems. In order to implement the proposed scheme, detailed model of TCSC, based on actual behavior of thyristor valves, is adopted. The LFDC uses the frequency at the TCSC bus as a local feedback signal, to control the firing angle. The parameters of fuzzy controller are tuned using an off-line method through chaotic optimization algorithm (COA). To verify the proposed LFDC, numerical simulations are carried out in Matlab/Simpower toolbox for the following case studies: two-area two-machine (TATM), WSCC three-machine nine-bus and Kundur’s two-area four-machine (TAFM) systems under various faults types. In this regard, to more evaluate the effectiveness of the proposed method, the simulation results are compared with the wide-area fuzzy based damping controller (WFDC). Moreover, the transient behavior of the detailed and phasor models of the TCSC is discussed in the TATM power system. The simulation results confirm that the proposed LFDC is an efficient tool for transient stability improvement since it utilizes only local signals, which are easily available.     

TCSC的最优配置

TCSC的投运能够有效地提高电力系统暂态稳定性,由于TCSC价格昂贵,安装数量受到限制。文中以特征分析法、相关因子和TCSC的H∞控制器作为工具．以系统稳定和H∞指标作为最优配置目标来实现TCSC的最优配置。在扩展的Anderson试验电力系统模型中进行仿真,结果表明此方法可以提高多机电力系统暂态稳定性。     

Effective oscillation damping of an interconnected multi-source power system with automatic generation control and TCSC

Stabilizing area frequency and tie-line power oscillations in interconnected power systems are main concerns that have received significant attention in automatic generation control (AGC) studies. This paper deals with modeling and simulation of thyristor controlled series capacitor (TCSC) based damping controller in coordination with AGC to damp the oscillations and thereby, improve the dynamic stability. The contribution of TCSC in tie-line power exchange is formulated analytically for small perturbation and a systematic method based on the Taylor series expansion is proposed for modeling of TCSC based damping controller. The integral gains of AGC and TCSC parameters are optimized simultaneously using an improved particle swarm optimization (IPSO) algorithm through minimizing integral of time multiplied squared error (ITSE) performance index. The performance of the proposed TCSC–AGC coordinated controller is compared with case of AGC alone. A two-area interconnected multi-source power system, including TCSC located in series with the tie-line, is studied considering nonlinearity effects of generation rate constraint (GRC) and governor dead band (GDB). Simulation results show that proposed controller shows greater performance in damping of the oscillations and enhancing the frequency stability. Furthermore, sensitivity analyses are carried out against system loading condition, parametric uncertainties, and different perturbation patterns to show the robustness of TCSC–AGC.     

可控串补神经内模控制系统设计

可控串补(TCSC)是一种重要的柔性交流输电系统(FACTS)控制装置。其建模及相应的控制策略是当今国内外重要的研究课题。通过神经网络系统辨识设计了一个TCSC神经内模控制系统。仿真表明:该控制器不但能快速调节容抗、改善系统的稳定性,并且有较强的自适应性和鲁棒性。     

TCSC control design for transient stability improvement of a multi-machine power system using trajectory sensitivity

This paper discusses the effects of thyristor controlled series compensator (TCSC), a series FACTS controller, on the transient stability of a power system. Trajectory sensitivity analysis (TSA) has been used to measure the transient stability condition of the system. The TCSC is modeled by a variable capacitor, the value of which changes with the firing angle. It is shown that TSA can be used in the design of the controller. The optimal locations of the TCSC-controller for different fault conditions can also be identified with the help of TSA. The paper depicts the advantage of the use of TCSC with a suitable controller over fixed capacitor operation.     

一种新型的FACTS控制设备实验与性能测试平台

本文构建了一种新型的FACTS控制装置实验与性能测试平台。以可控串补(TCSC)的接入为例,该仿真平台由TCSC控制装置与电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)接口而成。仿真平台用机电暂态模型对大电网建模,用电磁暂态模型对TCSC及其所在的线路建模,通过物理接口箱将TCSC控制装置接入到仿真平台。TCSC控制装置采集功率放大器的输出,根据内置的控制策略发出TCSC的控制信号。ADPSS根据接收的控制信号控制晶闸管模型的状态。该仿真平台不需要对大电网进行任何等值就可以研究FACTS接入后对电力系统的影响。本文给出了TCSC的阻抗控制、潮流控制及阻尼功率振荡控制的实验结果。实验结果表明,本文构建的实时仿真平台是有效的,可以用于研究FACTS装置对电力系统的影响及检测FACTS控制设备的性能。     

电力系统暂态稳定问题和迭代学习控制的研究

提出暂态稳定是解决电力系统稳定问题的重点,由于电力系统的非线性,模型和干扰 的不确定,寻找较少依赖于数学模型、具有较强适应性的控制策略是电力系统稳定控制的 重要课题。例如,在特定的条件下,重要的FACTS装置STATCOM如控制不当,则有可能出现负 阻尼现 象,诱发系统振荡。将迭代学习控制方法应用到FACTS装置的阻尼振荡控制中,对系统的各 种运行点具有很好的适应性,并可自动消除负阻尼的出现。同时证明了这种控制方法用于两 种FACTS装置的收敛性。仿真结果表明迭代学习控制法与常规PI控制相比,在很多情况下具 有较好的适应性。