电力系统广域阻尼控制与工程应用

弱阻尼区间低频振荡是制约互联电网区域间输电能力提高的因素。传统阻尼控制器的输入主要为本地信号,不能很好地反映区间振荡模式,对区间振荡模式的阻尼效果很有限。虽然阻尼控制器应用日益广泛,但低频振荡现象仍时有发生。基于广域测量系统的广域阻尼控制是解决区间振荡问题的有效措施,其系统结构、建模、输入信号和控制地点的选择、网络通信...     

智能电网环境下分布式阻尼控制器设计

智能电网以广域测量系统作为支撑,通过信息的相互关联来有效控制电网稳定运行。在智能电网环境下,针对广域互联电力系统的低频振荡问题,利用分布式网络控制的灵活特性,研究设计一种计及时延的分布式阻尼控制器。考虑将测量信息作为阻尼控制器的输入信号,只涉及到本地及相邻通信节点的信息,进而基于图论新颖法对分布式阻尼控制器输入信号的通信拓扑特性进行描述。在设计广域系统中控制器时考虑到了远程信号的传输时延,并利用其时延依赖稳定性这一充分条件。最后运用到四机两区系统的仿真对比结果,显示本文提及的分布式阻尼控制器不仅使系统阻尼得到有效提高,还体现出局部与区域间低频振荡以及传输线功率振荡的可抑制性,增强了融合电力信息系统的稳定性。     

基于广域测量信号的双馈风电机组阻尼控制策略

为了抑制电力系统的区域间低频振荡,本文提出了一种应用于双馈风电机组(DFIG)的附加阻尼控制策略。首先,建立了双馈风电机组的动态模型及其控制策略。然后阐明了动态有功功率注入和动态无功功率注入提高系统阻尼的原理,在此原理的基础上提出了双馈风电机组附加阻尼控制器的设计方法。阻尼控制器基于电力系统稳定器(PSS),将广域测量信号区域间同步机组电压相角差作为输入信号。考虑到DFIG有功功率和无功功率可解耦控制,控制器输出信号附加到DFIG有功功率控制环和无功功率控制环。最后,建立了四机两区域电力系统仿真模型,通过特征值分析和时域仿真分析验证了附加阻尼控制策略的有效性及动态功率注入提高系统阻尼原理的正确性。     

基于留数的静止同步补偿器附加阻尼鲁棒控制

实际系统运行方式多样,针对单个运行方式配置参数的静止同步补偿器附加阻尼控制可能在系统参数变化后抑制低频振荡效果不佳。文章采用总体最小二乘法旋转不变技术的信号参数估计法辨识系统传递函数及其留数,考虑运行方式的变化会导致区域间振荡模式对应的留数变化,综合不同运行方式下的留数信息,提出基于留数的静止同步补偿器附加阻尼鲁棒控制方法,改善控制器对运行方式的适应性。仿真结果表明,相对于传统方法,设计的静止同步补偿器鲁棒控制器能够稳定有效地抑制低频振荡,对系统运行方式变化的适应能力更强。     

基于多工况综合留数及H2／H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法

直流附加阻尼控制是提高电力系统区域间低频振荡阻尼的有效措施,但阻尼控制器的安装地点和调制信号的选取是影响阻尼控制器性能的重要因素。综合考虑了控制器安装地点和调制信号组合方案对主导模式的可观可控性、对其他模式的耦合作用和对多种运行工况的鲁棒性3个因素,提出了多工况综合留数指标来确定最优方案,所设计控制器的H2/H∞综合性能验证了多工况综合留数指标的有效性。最后,对一个大规模交直流混联系统在多种运行工况、多种故障情况下进行了仿真,仿真结果验证了基于多工况综合留数和H2/H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法能有效提高系统区间振荡模式的阻尼。     

基于新型交直流协调控制抑制电力系统低频振荡的仿真试验

电力系统跨区联网在某些弱联系运行方式下容易诱发区域间低频振荡现象。通过挖掘多直流系统的控制敏感点,设计了直流附加阻尼控制器,并提出基于Matlab-Simulink环境的新型样机测试模式,完成了控制逻辑编辑,制作了实际的控制样机。搭建了Hypersim全电磁暂态实时仿真试验平台,通过仿真优化了直流附加阻尼控制器参数。利用华中—华北电网模型完成了直流附加控制器抑制区域间低频振荡有效性试验验证。     

并联双通道STATCOM附加阻尼控制抑制低频振荡研究

对于互联系统的弱阻尼问题,可以安装STATCOM的附加阻尼控制抑制低频振荡.文中比较不同运行方式下采用几种常用的控制信号时,传统STATCOM附加阻尼控制器阻尼振荡的效果.为避免采用单一控制信号时可能出现的问题,选取2种合适的信号作为输入信号,设计并联双通道STATCOM附加阻尼控制器.研究表明,与传统STATCOM附...     

抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。     

基于广域信号的多目标鲁棒HVDC附加控制器设计

为了利用HVDC抑制并联交流系统的低频振荡,设计了广域多目标鲁棒控制器。选择电力系统广域同步信号作为反馈控制的输入,考虑到电力系统的强非线性和各种扰动,采用H∞鲁棒控制设计方法抑制不确定因素对控制效果的不良作用,并用极点配置方法保证控制器对区域间振荡模式提供足够的阻尼。对于这样一个多目标鲁棒控制问题采用线性矩阵不等式方法进行求解,针对一个四机两区域交直流并联系统设计了直流附加控制器,特征值分析和非线性时域仿真结果均证明设计方法的良好效果。     

含风电互联系统的SVC附加双通道广域阻尼控制设计

由于风电互联系统结构复杂并且具有随机性,传统控制器难以满足系统多运行方式下的阻尼控制效果,为提高含风电互联系统抑制低频振荡的能力,提出静止无功补偿器(static var compensator,SVC)附加双通道广域阻尼控制方法.首先建立附加双通道控制器模型;其次基于频域子空间辨识与几何测度结合法设计最佳控制回路,实...     

基于磁饱和式可控电抗器的静止无功补偿器提高系统阻尼的研究

为了解决电力系统快速控制电压,又能增加系统功角振荡阻尼,弥补传统SVC存在的不足,建立了MCSR -SVC的数学模型,设计了一种模糊滑模控制器,与常规控制器相比,它对外部扰动具有较强的鲁棒性,能够减小控制系统趋于稳态时的抖动,并有效地提高控制系统的稳定性及改善控制系统的动态性能.数字仿真结果验证:基于模糊滑模控制的MC...     

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.     

改善交直流混合系统阻尼特性的HVDC模糊控制

设计了一个用于改善交直流混合系统阻尼特性的HVDC模糊控制器，该模糊控制器既能根据运行条件修改增益，提高其控制性能；同时该模糊控制器的附加控制量ΔU提高交流系统的稳定性，增强系统的阻尼，抑制系统的振荡。分别用传统控制与模糊控制方法对三机交直流系统的模型用NETOMAC软件进行了仿真，结果显示：在系统受到大干扰时，模糊控制器较传统的P-I控制器能更好地抑制交直流混合系统中交流系统的振荡、增强系统的阻尼，提高交流系统的稳定性。     

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。     

多馈入交直流输电系统的模糊控制器协调优化算法

设计了一套阻尼区域间功率振荡的模糊控制器。在多馈入交直流输电系统的直流功率控制系统和发电机励磁系统中同时采用了该模糊控制器,并对影响其性能的关键参数进行了协调优化。为了解决优化结果容易限于局部最优的问题,采用了遗传算法进行全局并行寻优,同时引入序优化理论在概率意义上保证优化解的质量。仿真结果表明:与常规阻尼控制器相比,模糊控制器能更好地提高交直流互联系统的动态稳定性且具有鲁棒性。序优化遗传算法比传统遗传算法具有更稳定的性能,可作为多馈入交直流输电系统的模糊控制器参数协调优化的一种有效方法。     

交直流联合输电系统中HVDC的自适应全局快速Terminal滑模控制

为了提高阻尼系数未知的交直流联合输电系统的运行稳定性,对系统未知参数进行动态估计,同时考虑到自适应backstepping滑模控制器的不足,采用自适应全局Terminal滑模控制方法,设计了一种新型直流输电系统的非线性附加控制器。该方法通过快速调节直流输电线路的输送功率,实现对整个系统稳定性的调节;综合线性滑动模态与非线性滑动模态的优点,使失稳系统能够快速、精确地收敛至平衡状态;考虑系统受具有未知上界的不确定小扰动及三相短路大扰动的影响,分别对干扰未知上界及系统未知参数进行实时动态估计。通过与自适应backstepping滑模控制器进行数值仿真对比,结果表明,该控制器具有更小的超调量,更短的控制响应时间,更准确的未知参数估计性能和更强的鲁棒性,能够更有效地提高系统的稳定性。     

基于协同控制理论的非线性直流附加控制器设计

为提高高压直流联络线所连交流系统的暂态稳定性,针对大规模交直流互联电网的非线性及其建模的不准确性,设计了一种新型的基于协同控制的直流附加控制器并将其用于多区域交直流混联系统中。首先根据各区域惯量中心设计合适的宏变量和流形,推导出基于协同控制直流附加控制器的解析表达式;然后以区域惯量中心角频率偏差和直流功率偏差最小为目标函数,采用遗传算法优化控制器参数;最后将所设计的控制器分别用于两区域交直流并联系统和多馈入系统,并采用PSCAD搭建详细模型进行时域仿真。仿真结果表明,与基于极点配置线性化方法和基于滑模控制非线性方法的直流附加控制器相比,提出的协同控制方法具有更好的控制效果,能够有效地抑制区间功率振荡。此外,该控制器的推导对系统模型的依赖性不强,且对不同负荷模型、不同运行方式和广域测量信号的延时具有较强的鲁棒性。     

基于同步相量测量单元的直流附加控制器研究

利用直流系统的快速响应特性，可以在不增加附加设备的条件下有效地抑制交直流系统的低频振荡。基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)能够测量母线电压相量，尤其是电压的相角。该文利用PMU可改进控制提出了一种基于PMU的直流附加控制器，该控制器以不同区域电压相角差作为输入信号，能有效地反映区域间的低频振荡信息，同时研究了通信延迟对系统阻尼的影响，并考察了控制器的鲁棒性。以一个四机两区域系统作为测试系统，利用仿真软件PSS／E对系统进行小信号稳定和时域仿真分析，分析结果表明该直流附加控制器在系统较大的运行范围内提高了系统阻尼和系统区域联络线的传输能力，有效地抑制系统低频振荡，并且具有较好的鲁棒性，在故障情况下也能较好地发挥作用。     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

基于模糊滑模控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)的模糊滑模控制器设计方法,控制目标是阻尼系统功率振荡。建立装有SSSC的单机系统数学模型,采用状态反馈精确线性化方法,将非线性的数学模型转化成线性的形式,运用分散滑模控制理论和模糊控制理论进行SSSC模糊滑模控制器的设计。对含有SSSC的单机无穷大系统进行三相短路故障仿真,仿真结果表明本文设计的模糊滑模控制器能快速有效地阻尼系统功率振荡。