考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法.首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵.仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性.     

STATCOM与发电机励磁的协调控制

针对单机无穷大系统,建立了包含静止同步补偿器（STATCOM）的状态空间模型,应用给定信息结构约束下的最优控制理论和算法,设计了4组STATCOM与发电机励磁的协调控制器。它们的控制规律分别是：状态反馈的完全分散协调控制、输出状态反馈的完全分散协调控制、STATCOM处可以反馈机组角频率偏差的特定信息结构下的LQ协调控制,、全状态反馈的集中型最优控制。仿真结果表明,与独立设计的AVR／PSS励磁控制器和电压偏差PI调节型STATCOM控制器相比,上述4组协调控制器能更加有效地提高系统暂态稳定性能。同时,安全分散信息结构的状态和输出反馈控制的控制性能稍次于其他两种协调控制规律,但由于它们实现代价低、可靠性高,更具易于实际应用。     

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。     

基于Hamilton理论的多机系统励磁与UPFC的非线性鲁棒协调控制器设计

针对多机电力系统中参数的不确定扰动对系统稳定控制器影响的问题,利用广义耗散Hamilton理论设计了一种新型多机励磁和统一潮流控制器(UPFC)的非线性协调控制器。首先,建立了包含UPFC动态调节作用的多机电力系统动态方程,构造了系统的Hamilton能量函数,从而将系统表示成广义耗散Hamilton系统形式。其次,利用含参数摄动的L_2干扰抑制控制理论设计了多机励磁和UPFC的非线性协调控制器。此控制器设计过程同样适用于含有参数摄动的其他FACTS装置与多机励磁的协调控制器设计。最后,以四机两区域系统进行了仿真分析,结果表明当系统中存在多种参数摄动时,所设计协调控制器能够保证系统的功角稳定、实现UPFC接入点电压的无差调节并且具有较好的鲁棒性。     

考虑信息结构约束的协调型非线性优化励磁控制

提出了一种在互联电力系统中考虑信息结构约束条件下协调设计非线性优化励磁控制的方法。基于控制信息结构概念和线性二次型性能指标，将控制设计问题转化为求解扩展Levine—Athans方程组，采用直接迭代算法，可快速、精确地求出增益矩阵，进而得到机组端电压、角频率和功率偏差反馈的非线性优化励磁控制。将该方法应用于一个两区域四机电力系统，数字仿真结果表明：得到的控制策略较传统的AVR／PSS增强了系统的人工阻尼、暂态稳定性和区间传输能力。     

STATCOM控制器与常规PID励磁调节器的分散协调设计

针对单机无穷大母线联络线中间带静止同步补偿器 (STATCOM )的电力系统 ,建立了统一的状态空间模型 ;并在此基础上 ,应用信息结构约束下的LQ最优控制理论和算法 ,得到输出反馈的STATCOM与机组励磁的最优分散协调控制器 ;应用数字仿真研究它们在系统受到大小扰动下的控制性能和特点 ,并与传统的电压偏差PID励磁调节器进行了比较。结果表明 ,协调控制器能大大地提高系统的静态和暂态性能 ;由于控制器采用输出反馈 ,并仅基于本地测量 ,是完全分散的 ,故其实现代价低、可靠性高 ,易于工程实际应用。     

发电机励磁与高压直流输电的协调控制

针对包含励磁控制的发电机与高压直流输电的交直流互联系统,设计了发电机励磁与高压直流输电的协调控制器。首先建立整个系统的数学模型,然后利用非线性控制理论将系统精确线性化,并结合最优协调控制理论得出协调控制规律。最后应用EMTDC程序进行仿真,结果表明,上述协调控制器能有效地提高整个系统的稳定性。     

基于分散协调理论电力系统稳定控制

利用分散协调理论设计的控制器按照全系统模型统一设计,能使孤立控制器能相互协调的工作,改善整个系统的控制特性,提高系统受到干扰后恢复稳定的能力。通过算例证明利用这种方法设计的控制器优于传统的励磁控制器。     

基于预测函数与线性多变量反馈控制的同步发电机励磁控制

基于预测函数设计了励磁控制器对发电机端电压进行控制。同时设计一种以发电机功角偏差、角速度偏差以及有功功率偏差的线性组合作为控制目标的线性多变量励磁控制器。将2种励磁控制器进行结合,以实现预测函数和线性多变量并行励磁控制,在有效提高电力系统稳定性的前提下还能解决发电机端电压的稳定问题。最后通过MATLAB／Simulink仿真证明了改进后的励磁控制器的有效性。     

多机电力系统发电机自动电压调节器与SVC的协调控制

论文研究了含静止无功补偿器(SVC)的多机电力系统的暂态稳定性。首先将含SVC的多机电力系统转化为微分代数系统的耗散Hamiltonian结构,然后利用Hamiltonian函数方法设计了发电机自动电压调节器和SVC的鲁棒分散协调控制器。通过选择合适的参数,该控制器同时也是L2扰动衰减控制器(AVR)。仿真结果表明,与传统的AVR/PSS励磁控制器和PID SVC控制器及发电机励磁与SVC的反馈线性化协调控制器相比较,本文提出的发电机与SVC L2鲁棒协调控制器能有效提高电力系统的暂态稳定和电压调节性能。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关 ,同时控制器本身结构简单 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关,同时控制器本身结构简单,仅需发电机局部信息,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

Decentralized coordinated control for large power system based on transient stability assessment

For the purpose of enhancing transient stability of large power systems, this paper focuses on an issue of decentralized coordinated control. A modified equal area criterion (MEAC) is firstly proposed as the transient stability judgment criterion of multi-machine power systems. Then, a hierarchical decentralized coordinated excitation control is designed, which consists of both upper level coordinated control and lower level decentralized control. Based on the transient stability assessment, the coordinated controller determines whether to send coordinated control signal to lower level decentralized controllers. Moreover, the decentralized coordinated controller is designed by using H_∞ robust control method so as to deal with the uncertainties of system. Finally, simulation studies test effectiveness of the proposed control.     

基于反推控制的聚合温控负荷与发电机励磁协调控制

利用具有储能特性的温控负荷与发电机励磁进行协调控制，可实现电力系统的功角、频率和电压的多指标调控。首先，采用双线性聚合温控负荷模型和发电机励磁模型，推导建立了二者联合的系统数学模型。然后，基于反推控制原理，提出了聚合温控负荷与发电机励磁的协调控制策略，并从理论上证明了控制器的稳定性。针对控制器设计中的微分“计算爆炸”问题，利用双曲正切的非线性微分跟踪器设计了励磁电压参考量的微分估计算法，降低了参考量微分计算的工作量。最后，通过算例对控制算法进行了仿真验证。结果表明，在协调控制器的作用下，系统功角、频率和电压等多个被控量均可快速地追踪上各自的参考值。对比传统电力系统稳定器励磁控制，温控负荷参与调控能有效改善系统各状态量的动态响应，提高系统稳定性。     

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。     

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散L₂增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型，继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器，所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性，显著改善系统的动态性能。     

基于稳定性和电压精度协调控制的新型模糊励磁调节器

在保持比例积分微分(PID)励磁调节器优良电压调节特性的基础上,部分采取线性最优控制理论设计附加励磁调节通道,并通过一模糊控制器动态协调电压调节通道和附加调节通道的作用权重,设计了一种新型模糊励磁调节器。分析了电力系统各种典型运行状态及其对励磁调节的要求,总结了不同状态下电压和稳定的协调控制策略,以期对电压调节和增强阻尼进行动态协调。数值仿真结果表明,该新型励磁调节器在稳态时具有同PID一样高的电压调节精度,动态过程中则能明显提高系统阻尼特性,具有满意的控制效果,并对系统工况变化具有一定适应性。     

SVC与发电机附加励磁模糊变结构综合控制的研究

在非线性变结构控制理论与模糊控制理论的基础上 ,将二者结合起来进行SVC和发电机附加励磁模糊变结构综合控制器的设计。该控制器能同时考虑发电机功角稳定和SVC安装点处电压控制两个目标 ,可以根据当地状态变量的变化得出相关的控制量 ,便于控制策略的实现。仿真计算表明 :SVC和附加励磁的模糊变结构综合控制与常规控制相比 ,能够明显地改善电力系统的功角稳定性 ,同时可以抑制暂态响应中的电压波动