基于振荡暂态能量下降的VSC-HVDC双侧模糊无功阻尼控制器设计

目前柔性直流输电系统中低频振荡阻尼控制主要是利用柔性直流的有功功率进行调制。为不影响柔性直流输送的直流功率并充分利用换流站的调制能力,基于振荡能量下降原理提出一种同时利用柔性直流整流侧和逆变侧无功抑制低频振荡的阻尼控制器设计方法。首先推导出无功控制规律,依据此规律采用模糊逻辑方法设计出双侧模糊无功阻尼控制器。在控制器设计过程中,无需对系统进行辨识,因此控制器不依赖于系统特定运行状态对应的精确模型,具有较强的鲁棒性。最后,设计传统极点配置阻尼控制器进行对比。仿真结果表明,基于文中方法设计的双侧模糊无功阻尼控制器能有效抑制系统低频振荡,鲁棒性好,而且无需专门的参数协调方法也能达到两侧控制器协调输出的效果,严重故障时能充分利用2个换流站的调制能力。     

阻尼联络线低频振荡的SVC自适应模糊控制器研究

从暂态能量的角度对区域模式振荡的过程进行分析，提出以降低区域间振荡能量为控制目标的阻尼控制策略，设计出附加在SVC上的自适应模糊控制器，以提高互联系统的动态稳定性水平。该控制方案不需预知系统具体参数，通过对系统运行状态和控制效果进行评判，依据模糊规则自适应地对控制参数进行调节，实现对区域模式振荡的有效抑制。数字仿真表明，该控制器能有效地提高互联系统的动态稳定性水平，对不同的系统运行方式和振荡模式具有较强的鲁棒性。     

IPC增强互联系统稳定性控制策略研究

基于相间功率控制器IPC(Interphase Power Contmller)互联系统,比较了保证电网互联的IPC同步策略。从暂态振荡能量函数角度分析了联络线功率振荡的机理．提出通过调节联络线功率不断削减互联系统暂态振荡能量．从而达到阻尼联络线振荡的IPC参数控制策略。设计了IPC自适应模糊控制器,选择联络线两端电压相位差与联络线功率作为控制信号．对增益系数进行自适应模糊调节。以4机双区域测试系统为例,分多种情况进行了暂态时域数值仿真。仿真结果表明：该控制器能够保证互联系统同步,并有效阻尼联络线功率振荡,联络线传输功率和关键节点电压等指标也可得到保证．     

HVDC模糊协调阻尼控制器的设计

分析了区间振荡和暂态能量函数的关系,通过削减系统的区间振荡暂态能量为控制目标来制定阻尼控制策略,设计了高压直流(HVDC)模糊逻辑协调控制器,以提高交直流并联电力系统动态稳定性水平.该控制方案不需要精确的模型参数,充分考虑HVDC系统整流侧直流电流调制和该侧发电机的励磁控制特性,通过模糊规则去协调两个控制系统,实现对系统低频振荡的有效抑制.仿真结果表明,该控制器能有效提高交直流并联系统的动态稳定性水平.     

基于强化学习算法的自适应直流附加阻尼控制器

提出了基于强化学习算法的直流附加阻尼控制器。控制器主体采用模糊神经网络,利用由系统性能指标生成的强化信号在线训练控制器参数。与传统的模糊控制器相比,由于该控制器采用自适应启发式评价算法,将系统输出性能指标转化为强化信号反馈给控制器,使其能够在线修改控制器参数,因此有效地克服了传统阻尼控制器的设计对系统精确数学模型的依赖。仿真结果表明,与传统的阻尼控制器相比,基于强化学习算法的直流附加阻尼控制器能够有效地抑制区域间的功率振荡,提高交直流系统的动态稳定性,并且对多种运行方式具有一定的鲁棒性。     

利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究

在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。     

500kV可控串补功率振荡阻尼控制应用探讨

分析了电力系统强迫功率振荡与系统阻尼的关系,阐述了影响系统阻尼的因素和改进的方法,指出应用可控串补可改进系统阻尼、抑制功率振荡。分析了平果可控串补功率振荡阻尼控制器结构及传递函数各环节的作用,指出利用可控串补功率振荡阻尼控制功能可抑制功率振荡,改善系统稳定性,也为可控串补功率振荡阻尼控制器的研究和应用提供了借鉴。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

基于变频变压器的电力系统低频振荡自适应阻尼控制器设计

变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种能够联接异步电网的新型灵活交流输电系统设备.介绍了变频变压器的基本结构和主要功能,重点分析如何利用变频变压器抑制电力系统低频功率振荡,开发了基于变频变压器和普罗尼(Prony)方法的电力系统低频功率振荡自适应阻尼控制器的系统模型和计算程序.利用电力系统综合分析程序建立了包括变频变压器在内的典型4机电力系统和大型实际复杂电力系统的仿真模型,对不同系统规模、不同结构情况下阻尼控制器抑制低频振荡的效果进行大量仿真研究,验证了自适应阻尼控制器的适应性和有效性.     

双馈风电场模糊附加阻尼控制策略

基于暂态能量函数分析原理,提出双馈风电场模糊附加阻尼控制策略。首先,以区域间暂态振荡能量下降为目标,从理论上分析了调节风电场输出有功或无功功率能抑制电力系统区域间低频振荡的可行性。其次,在阐述双馈风电场常规 PSS 附加阻尼控制策略的基础上,以传输线有功功率变化作为暂态能量振荡阶段的判断依据,提出了基于模糊控制的双馈风电场附加阻尼控制策略。最后,以双馈风电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机输入功率小扰动两种情况,对采用模糊附加阻尼控制时系统的运行性能进行仿真,并与常规PSS附加阻尼控制和无附加阻尼控制的运行效果进行比较。仿真结果验证了风电机组有功或无功功率环模糊附加阻尼控制策略的正确性,同时表明基于无功功率环的模糊附加阻尼控制不仅能更好地抑制传输线有功功率振荡而且又能减小风电机组传动链轴系扭矩的波动。     

UPFC抑制电网强迫振荡研究

为了抑制电网系统强迫振荡,首先通过整定合理统一潮流控制器(UPFC)主控制器参数,利用UPFC自身的动态控制作用提高系统阻尼水平;然后在其主控制器中加入辅助控制器,通过跟踪强迫振荡功率波动量并输出反相功率波对其进行抵消,从而进一步提高系统阻尼,增强UPFC对系统强迫振荡的抑制能力。在PSASP仿真平台中搭建模型,验证了所提UPFC主控制器及辅助控制器能有效抑制系统区域间联络线上的强迫振荡,从而尽可能减小强迫振荡对系统造成的损害。     

抑制区域间低频振荡的UPFC模糊滑模控制器

低频振荡是区域互联电力系统面对的重要问题。从暂态能量的角度对区域间低频振荡进行了分析,并以暂态能量函数下降为目标,分析了统一潮流控制器(UPFC)抑制区域间低频振荡的原理。进而设计了UPFC抑制区域间低频振荡的模糊滑模控制策略。该策略采用区域联络线电气量作为输入信号,构造滑模控制的切换函数,然后通过模糊控制器输出控制信号,改变UPFC串联侧输出电压,抑制低频振荡。该方法兼具滑模控制与模糊控制的优点,经四机两区域系统仿真分析,验证了所提抑制策略的有效性。     

基于极大极小值原理的UPFC控制器设计

统一潮流控制器(UPFC)是一个多功能柔性交流输电系统(FACTS)装置,而电力系统的运行条件经常变化,如何协调设计UPFC的多控制通道并确保电力系统大范围稳定是一个难点。文中以特征值尽可能位于远离虚轴的左半平面为目标函数,将阻尼控制器的参数优化问题转化为一个极大极小值优化问题,并通过一种两种群遗传算法加以求解,以适应电力系统运行条件的大范围变化。与传统的控制器设计方法相比较,文中所提出的方法具有设计简便、智能化程度高、控制器适应性好的优点。以新英格兰测试系统为例,设计了UPFC控制器以抑制系统中可能发生的低频振荡。时域仿真结果表明基于极大极小值原理设计的UPFC控制器能适应宽广运行条件的变化,确保系统的大范围稳定。     

Optimal location and signal selection of UPFC device for damping oscillation

Unified power flow controller (UPFC) is used for controlling the real and reactive power in transmission line and bus voltage simultaneously and independently. An additional task of UPFC is to increase transmission capacity as result of power oscillation damping. The effectiveness of this controller depends on its optimal location and proper signal selection in the power system network. A residue factor has been proposed to find the optimal location of the UPFC controllers and eigenvalue analyses are used to assess the most appropriate input signals (stabilizing signal) for supplementary damping control of UPFC to damp out the inter-area mode of oscillations. The proposed residue factor is based on the relative participation of the parameters of UPFC controller to the critical mode. A simple approach of computing the residue factor has been proposed, which combines the linearized differential algebraic equation model of the power system and the UPFC output equations. While for signal selection a right-half plane zeros (RHP zeros) and Hankel singular value (HSV) is used as tools to select the most receptive signal to a mode of the inter-area oscillation. The placements of UPFC controllers have been obtained for the base case and for the dynamic critical contingences. The effectiveness of the proposed method of placement and selection of signals are demonstrated on practical network of TNB 25 bus system of south Malaysian network and New England 39 bus system.     

利用重复控制跟踪的统一潮流控制器抑制系统强迫振荡方法

从强迫振荡特性出发,利用线性化状态空间法分析了统一潮流控制器(UPFC)提高系统阻尼从而抑制强迫振荡的机理。设计了适用于抑制强迫振荡的插入式改进重复控制器(PMRC),并证明其对系统稳态参考值具有良好的跟踪性能。但考虑到PMRC不具备功率输出能力,提出了将功率控制设备UPFC与PMRC结合,并按PMRC跟踪要求输出抑制功率的方法。该方法使UPFC在提高系统阻尼的基础上输出抑制功率,从多角度抑制强迫振荡。仿真表明,所提方法能够有效抑制系统强迫振荡。     

基于遗传算法的UPFC模糊阻尼控制器参数优化及与梯度下降法的比较

设计了一种统一潮流控制器（UPFC）模糊辅助控制器,能够阻尼互联系统之间功率低频振荡．分别使用遗传算法和梯度下降法实现了模糊阻尼控制器（FDC）的参数优化。建立了UPFC的频域模型,给出了主控制和辅助控制的框图。推导了模糊阻尼控制器参数优化的公式。互联多机系统算例显示了2种优化方法都具有很好的收敛性。且结果吻合,同时由这2种方法优化的阻尼控制器能够很好地阻尼系统的功率振荡。且比传统的基于线性系统设计的辅助控制器在不同的系统运行方式和振荡模式下具有更好的鲁棒性。     

Design of an ANN tuned adaptive UPFC supplementary damping controller for power system dynamic performance enhancement

A supplementary damping controller for a unified power flow controller (UPFC) is designed for power system dynamic performance enhancement. To maintain a good damping characteristic over a wide range of operating conditions, the gains of the UPFC supplementary damping controller are adapted in real time, based on online measured transmission line loadings (active and reactive power flows). To speed up the online gain adaptation process, an artificial neural network is designed. A major feature for the proposed adaptive UPFC supplementary damping controller is that only physically measurable variables (active and reactive power flows over the transmission line) are employed as inputs to the adaptive controller. To demonstrate the effectiveness of the proposed adaptive UPFC supplementary damping controller, computer simulations are performed on a power system subject to a three-phase fault. It is concluded from the simulation results that the proposed adaptive UPFC supplementary damping controller can yield satisfactory dynamic responses over a wide range conditions. The electromechanical mode with an oscillation frequency around 0.78 Hz has been effectively damped by the proposed damping compensators.     

四种FACTS装置对改善风光互补系统稳定性的研究

新能源的接入对电力系统稳定性的影响越来越大。FACTS装置在工频下快速调节系统基波潮流来提高系统输送能力和稳定性。对4种典型FACTS装置接入风光互补系统的原理和动态特性进行比较研究, 同时考虑互联系统联络线传送功率、风光互补系统出力等工况影响,设计了附加功率振荡阻尼控制器,通过反馈控制来调节装置可控的系统电气参量,起到阻尼低频振荡的作用。最后,针对算例系统进行了仿真计算,结果表明:UPFC和STATCOM在提高系统机电振荡模式阻尼比、抑制系统低频振荡方面性能优于SVC和TCSC,特别在其并联侧附加阻尼控制器后,能明显降低系统振荡幅度,提高系统稳定性。     

统一潮流控制器(UPFC)对次同步振荡的影响及抑制策略

FACTS等快速控制装置在一定条件下可能激发电力系统的次同步振荡问题,导致发电机轴系失稳,造成重大事故,危害电力系统的安全稳定运行。UPFC作为一种新型FACTS元件,虽然能实现母线电压控制和线路有功、无功功率的调节,但对次同步振荡影响的研究较少。同时,目前的UPFC阻尼控制器多针对低频振荡模态。故在搭建UPFC模型的基础上,运用测试信号法,研究了系统运行参数和UPFC电压有功控制等对次同步振荡的影响,并设计了相应的UPFC附加阻尼控制器。在IEEE第二标准测试系统上的计算机仿真说明,该控制器能有效提高多个扭振模态的电气阻尼,抑制系统的次同步振荡。     

UPFC抑制电力系统低频振荡的参数优化研究

为研究统一潮流控制器(UPFC)用于抑制电力系统低频振荡的效果,采用PID控制策略设计了UPFC,并利用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)分别对UPFC参数进行了优化。对含UPFC的单机无穷大系统进行仿真,仿真结果显示,UPFC对阻尼电力系统低频振荡起到一定的作用,经过参数优化后系统的暂态变短,相关量的波动降低,且粒子群优化算法用于抑制阻尼电力系统低频振荡的效果优于遗传算法。