FACTS协调控制研究进展及展望

概述了灵活交流输电系统（FACTS）交互影响的实例和主要分析方法。总结分析近年来国内外研究所提出的多种FACTS协调控制方法,并将其分为线性控制方法、非线性控制方法和智能控制方法三大类,简要评述了其优点和不足。介绍了广域测量系统（WAMS）技术在协调控制中的应用情况,并归纳广域测量中信号时滞的处理方法。最后,总结目前FACTS协调控制研究存在的问题和未来有待进一步开展的工作,指出开展基于WAMS的FACTS协调控制研究是未来我国FACTS发展的主要方向之一。     

FACTS控制器间交互影响及协调控制研究进展

柔性交流输电FACTS技术和设备在大规模互联电力系统中的应用日益广泛,研究FACTS控制器的交互影响及其协调控制也变得极其重要.文中给出了交互影响的定义,介绍了目前研究中所发现的涉及各种FACTS控制器的交互影响类型,总结了用于分析这些交互影响的若干实用方法,最后对FACTS控制器的协调控制方法进行了综述,并进一步指出后续研究中值得注意的新的课题.     

多FACTS元件控制变量配对方法与协调投运策略

多个灵活交流输电系统(FACTS)元件接入系统中各FACTS元件控制器间存在负的交互影响。针对已有的变量配对方法和交互影响分析方法存在的局限和不足,根据NI指数理论,提出适用于大规模、多变量的基于NI指数的多控制变量配对方法,运用该方法找到使得控制器间交互影响最小的控制变量最优配对组合。通过对最优配对组合进行分析,得到最优配对组合中与交互影响的严重程度关系最大的一组输入-输出变量。依据这一关系,制定出相应的多FACTS元件协调投入控制策略。以第二代串联型FACTS元件——静止同步串联补偿器(SSSC)为例,通过仿真系统的计算与分析,证明了所提出的多控制变量配对方法的可行性;并利用PSCAD搭建了含多个SSSC元件的系统进行仿真验证,证明了所制定的协调投运策略是可行、实用的。     

基于多FACTS的网侧阻尼协调控制量化指标研究

研究多变量系统等效开环过程(effective open-loop process,EOP)理论在电力系统多柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)协调控制量化分析中的应用,并提出基于EOP的多FCATS阻尼控制器交互作用分析方法及量化指标。推导电力系统阻尼控制框架下的 EOP,在此基础上建立用于多FACTS阻尼控制器分析的阻尼控制等效开环过程(damping control effective open-loop process,DCEOP)。提出基于 DCEOP 谱半径和多变量 Nyquist 推广定理的多FACTS阻尼控制器交互影响分析方法,可以判断系统中是否存在多FACTS阻尼控制器的负交互作用。进一步推导并提出基于DCEOP的多FACTS交互风险因子和交互作用因子,实现了多FACTS阻尼控制器协调控制及交互作用的量化分析。最后,通过算例分析验证了所提方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

FACTS元件在AVC系统中的交互影响及协调应用

随着柔性交流输电（FACTS）技术的典型应用,静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）在电网中的应用越来越广泛。将可以实现连续调节的FACTS元件统一纳入到电网电压无功控制系统中,对于离散调节的AVC系统无功调节起到了弥补的作用,使系统保持足够的可调无功储备,提高了电网运行的安全性。相应地对于不同FACTS元件在电压无功控制系统中的交互影响及协调应用则是一个重要的课题。笔者提出了基于＂离散设备优先动作,连续设备精细调节＂原则的3级协调控制策略：采用AVC系统将变电站内电容、电抗及各种FACTS元件统一纳入控制体系,并简单分析了STATCOM控制器在控制系统中的交互影响（时间分级上及空间分区上）。最后通过仿真对提出的控制策略进行了验证,仿真显示系统具有良好的动静态性能。     

提升系统阻尼的多STATCOM阻尼控制器协调控制研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥了重要的作用,研究多FACTS控制器间的交互影响及协调控制方法具有重要的现实意义。研究多静态同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)在提升系统阻尼方面的协调控制问题,并针对多个STATCOM阻尼控制器之间存在的负交互影响,提出一种基于模式自适应直接搜索(mesh adaptive direct search,MADS)算法的多STATCOM阻尼控制器协调控制方法,该方法使用频域设计思想保证了控制器多运行方式下的鲁棒性,同时使用MADS算法保证多控制器的协调运行能力,最终实现多台STATCOM阻尼控制器的协调运行与控制。仿真结果验证了该方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

一类多静止无功补偿器阻尼控制器间的交互影响机理

随着电网中柔性交流输电系统(flexible AC transmission systems,FACTS)装置的增多,多FACTS同时运行时的交互影响研究成为热点之一。研究了多静止无功补偿器(static var compensator,SVC)阻尼控制中的交互影响现象及其作用机理。首先,基于时域仿真法提出了多台SVC装置控制器间存在的一类交互影响实例,进而基于多SVC机理分析的线性化模型和经典控制理论揭示了多SVC装置阻尼控制器间的交互作用机理,并提出了多SVC装置阻尼控制器的稳定分析判据,为多FACTS协调控制研究提供了重要参考。最后,使用两区四机系统算例和某实际电网进行了仿真分析,验证了研究结果的正确性。     

基于Gramian的电力系统FACTS元件交互影响分析

在含有多个FACTS控制器的复杂电力系统中,各控制器间往往会存在交互影响,从而导致FACTS控制失稳。以四机两区域的互联电力系统为对象,对含SVC和TCSC的四机两区域电力系统进行了研究。运用基于Gramian的交互分析方法,对系统电气距离和负荷不同情况下FACTS元件之间的交互影响进行了分析,结果表明：随着FACTS控制器间的电气距离减小或系统负荷的增加,SVC和TCSC间的交互影响都更加剧烈,使控制器的动态性能变差,甚至有可能影响到系统的稳定性。通过时域仿真验证了基于Gramian的电力系统FACTS元件交互影响分析方法的正确性。     

基于Gr ami an的电力系统FACTS元件交互影响分析

在含有多个FACTS控制器的复杂电力系统中,各控制器间往往会存在交互影响,从而导致FACTS控制失稳.以四机两区域的互联电力系统为对象,对含SVC和TCSC的四机两区域电力系统进行了研究.运用基于Gramian的交互分析方法,对系统电气距离和负荷不同情况下FACTS元件之间的交互影响进行了分析,结果表明:随着FACTS控制器间的电气距离减小或系统负荷的增加,SVC和TCSC间的交互影响都更加剧烈,使控制器的动态性能变差,甚至有可能影响到系统的稳定性.通过时域仿真验证了基于Gramian的电力系统FACTS元件交互影响分析方法的正确性.     

基于多FACTS的网侧协调阻尼控制机理研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥着重要的作用。随着柔性交流输电装置在电力系统中的广泛应用,研究系统中多FACTS的协调控制机理对于实现系统的协调阻尼控制具有重要的理论价值和现实意义。针对实现多FACTS协调控制过程中遇到的交互影响问题,提出基于选择模式分析(selective modal analysis,SMA)和多变量频域控制理论的多FACTS交互作用机理分析方法,通过SMA实现多FACTS交互作用的有效特征量提取,进而通过多变量频域控制理论推导出多FACTS间的交互作用关系和发生条件,并在此基础上揭示多FACTS间交互作用机理。研究结果表明:处于多机系统同一电力区域中的多台FACTS阻尼控制器间存在相互制约的关系,当控制器参数满足负交互条件时会发生比较明显的负交互作用,严重时甚至威胁系统的安全运行,当控制器参数满足协调运行条件时才能保证多FACTS间的协调运行与控制。通过仿真验证了文中机理研究的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

电力系统多FACTS交互作用与协调控制综述

针对多FACTS装置间的交互作用和协调控制问题,首先讨论了多FACTS交互作用现象的研究现状,接着介绍了模态分析、正则形理论、相对增益矩阵、奇异值分析等方法在多FACTS交互作用分析中的应用情况,然后阐述了线性控制理论、非线性控制理论、智能控制理论等在多FACTS协调控制方面的研究和应用现状,最后探讨了多FACTS交互作用与协调控制研究领域所面临的重要问题和未来研究方向。     

基于RGA的FACTS控制器之间的交互影响研究

多台FACTS控制器之间的交互影响与协调是FACTS技术应用中亟待解决的问题,介绍了采用相对增益矩阵(RGA)方法,分析了多机电力系统中多台柔性交流输电系统(FACTS)控制器之间的交互影响。通过对4机两区域系统以及新英格兰系统两个实例的分析研究,分别采用频域分析、特征值分析以及时域仿真三种方法来验证RGA所得的结论,证明了RGA方法可以用来分析FACTS间的交互现象。     

FACTS控制技术综述——模型，目标与策略

对FACTS的概念和作用进行了概述,分析了FACTS建模的一般方法和FACTS控制器设计的一些 特点,从控制目标与控制策略的角度总结了当前国内外的最新研究成果,对几种主要FACTS 控制器的作用及其控制效果进行了比较,指出实现电力系统的多目标协调控制是今后FACTS 控制器设计的主要目标。     

基于相对增益矩阵原理的柔性交流输电系统控制器交互影响分析

随着柔性交流输电(FACTS)控制器在电力系统中的广泛应用，FATCS控制器之间可能存在交互影响作用，从而给电力系统的运行和控制带来负面影响。该文介绍了相对增益(RGA)方法的基本原理，并用RGA原理分别研究了含SVC和STATCOM的单机无穷大系统和含2个SVC的两区域四机电力系统中FACTS控制器之间交互影响的强弱，时域仿真结果与RGA原理的分析结果一致，表明了RGA原理分析FACTS控制器之间交互影响作用的可行性和有效性。     

适用于多工况的多FACTS广域协调控制研究

灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,FACTS)装置在电力系统中应用广泛,开展基于广域测量系统(Wide-area Measurement System,WAMS)的多FACTS协调控制研究是未来FACTS发展的主要方向之一。建立了广域集中协调控制架构,采用动态输出反馈控制结构,利用凸多面体的微分包含理论,提出了一种适用于多种工况的多FACTS协调控制算法;针对WAMS信号存在的固有时滞特性分析了算法的时滞裕度,使得算法在裕度范围内均可保证系统稳定运行。最后含SVC和TCSC的多机算例验证了所提算法,表明算法在多种工况中均表现出较好的控制效果,保证系统在强阻尼模式下运行。     

多FACTS协调控制数模混合仿真试验

目前,基于WAMS的多FACTS协调控制研究大多局限于理论计算和离线仿真,对于WAMS系统及FACTS装置控制特性的模拟与实际系统还存在一定的差异,为了更加准确地模拟协调控制过程,有必要在接入多种FACTS实际控制器以及PMU装置的实时仿真平台上对协调控制策略进行闭环验证。构建了一种基于WAMS的多FACTS协调控制数模混合仿真试验平台,其拥有强大的数字仿真软件、多种接口装置,多种FACTS的实际控制器PMU装置以及WAMS系统,基于此平台开发了多FACTS协调控制功能模块,能够从WAMS数据库中快速获取数据,按照算法进行实时运算,并将协调控制命令下发给各FACTS控制器。在此平台上,对多FACTS协调控制提高电力系统动态稳定性控制策略进行了试验研究,仿真结果证明了试验平台的实用性和有效性,为基于WAMS的多FACTS协调控制研究提供了新的手段。     

SVC和TCSC控制器间动态交互影响分析

在考虑电力系统传递函数元素的稳态增益和动态特性的影响下,利用有效相对能量矩阵(EREA)的方法分析了2种典型柔性交流输电系统(FACTS)控制器间交互影响问题。对多FACTS控制器间的交互影响进行定量分析,为FACTS控制器的变量配对、选址等研究提供参考。通过含SVC和可控串联补偿器(TCSC)装置的新英格兰系统验证了在不同电气距离下交互影响的强弱程度,并采用时域仿真验证了所提分析方法的可行性和有效性。     

多控制手段协调的分布式电压紧急控制

提出了一种多控制手段的协调分布式电压紧急控制方法。先从电压紧急控制的角度分析了常用的几种电压控制手段;再提出了基于无功电压灵敏度矩阵的紧急时对多控制手段(FACTS元件与发电机励磁)进行协调控制的方法,并在必要时利用这些设备的过载能力。在正常响应阶段协调控制并联电容器和快速无功源,以保证系统的快速无功备用容量。仿真结果表明,该方法能有效地维持系统电压水平,同时防止多控制手段间的超调和调节振荡等现象。     

两个串补元件对电力系统影响的探究与分析

随着输电电压的升高、输电距离的增长,电力系统中安装的串联型柔性交流输电(Flexible AC Transmission,FACTS)装置日渐增多,如何抑制多个串联型FACTS元件间的交互影响并保证其协调运行就变得尤为重要。文章运用奇异值分解法(SVD)理论计算分析了多个串补元件同时投入运行时元件之间存在的交互影响,并利用PSCAD搭建仿真模型,进行了仿真验证。仿真结果表明,元件间交互影响造成的电压波动和传输功率不稳定对系统产生了不利的影响,并利用matlab进行傅立叶变换对稳定后的母线电压进行了谐波分析。     

基于WAMS的FACTS元件最佳投入时刻的计算方法

系统故障后灵活交流输电系统(FACTS)元件可能会退出运行,其重新投入对系统的稳定性影响很大,且不同的投入时刻影响不同。分析了FACTS元件最佳投入时刻机理,基于扩展等面积法则(EEAC)构造了计算FACTS元件在系统故障后最佳投入时刻的两机系统暂态动能函数,提出了一种基于广域同步测量系统(WAMS)测量值的FACTS元件最佳投入时刻计算方法。最后,以静止同步补偿器(STATCOM)为例,通过PSCAD/EMTDC平台搭建了四机两区域系统模型,仿真结果表明,FACTS元件在最佳时刻投入能有效平息发电机功角摇摆和联络线功率的振荡,提高系统稳定性。