计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器（TCSC）非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。     

计及反馈信号时滞影响的广域FACTS阻尼控制

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于远方反馈信号的时滞影响,基于广域信号的闭环电力系统将是一个典型时滞微分动力系统。针对这种时滞微分动力系统,该文提出了一套基于线性矩阵不等式(LMI)理论的广域FACTS阻尼控制器的设计方法。对于高维、时滞电力系统,首先应用Schur降阶算法进行降阶处理,然后在降阶系统上应用LMI理论和遗传算法设计了具有最大允许时滞的广域FACTS控制器,以提高互联电力系统对反馈信号时滞的不敏感性。并将所提出的方法应用于广域SVC控制器的设计。时域仿真结果表明:当考虑反馈输出信号的时滞后,所设计的广域FACTS控制器仍能有效地阻尼10机39节点新英格兰测试系统中的低频振荡。     

利用LMI技术设计多机系统TCSC鲁棒控制器

可控串联电容补偿器(TCSC)装设在高压线路上可改善系统的暂态稳定性,提高线路的传输容量。指出传统的H∞控制理论在电力系统中的应用需要计算Gamma迭代的优化问题,而线性矩阵不等式(LMI)技术为多个目标控制器的设计提供了新途径,设计指标与约束条件等可表达成LMI形式,可用有效的凸优化算法得到精确解答。提出了借鉴有极点区域配置约束的混合H2/H∞问题的LMI解法,设计了应用于多机系统的TCSC的鲁棒控制器。应用安德森3机9节点系统模型测试了所提方法的鲁棒性,在测试了小规模突发事件仿真、小规模突发事件的鲁棒TCSC控制器性能的结果后表明,TCSC控制器利用LMI方法可实现鲁棒稳定和快速反应。     

考虑广域反馈信号时滞影响的附加励磁控制器

采用广域信号作为附加励磁控制信号能够有效抑制互联电网的区间振荡,但广域信号在传输和处理过程中的时滞会严重影响系统的稳定性。为此作者提出了一种考虑广域信号延时影响的阻尼互联电网低频振荡附加励磁控制器。该控制器基于电力系统降阶模型,首先考虑了广域反馈信号的时滞,将电力系统建模为时滞微分方程的形式;然后应用时滞系统稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI) 的处理方法将附加励磁控制器参数的设计转化为求取适当的参数使得含有时滞信号的闭环系统具有最大时滞稳定性的问题;最后应用LMI工具箱和遗传算法优化了附加励磁控制器参数。4机电力系统的动态仿真验证了文中所设计控制器的有效性。     

考虑多机系统广域信号时滞影响的直流附加控制器设计

广域测量系统中由于引入信道、传输协议等环节引起的延迟经过积累将严重影响以广域信号为反馈的控制器动态性能.对此提出一种考虑广域测量系统(WAMS)中信号传输延迟的直流附加控制器.基于线性矩阵不等式方法(LMI)设计考虑时滞影响的直流附加控制器结构;基于粒子群、以控制器时滞稳定域最大为目标函数,对控制器参数进行寻优求解;最后由射影控制理论获得等效的低阶输出反馈控制器.对结果进行了时域仿真分析,并与一种未考虑时滞的控制器进行比较,所得结果均证明LMI方法设计的直流附加控制器的有效性.     

计及时滞影响的广域附加阻尼控制

针对广域测量信号的时滞对系统动态性能的不利影响,提出了一种电力系统广域附加区间阻尼控制器设计的直接迭代方法。由已知的线性矩阵不等式定理,推得一种作为时滞系统渐近稳定性判据的基于状态反馈的矩阵不等式定理。利用变量替换法,将定理中的非线性矩阵不等式转变为线性矩阵不等式,进而将阻尼控制器设计转化为隶属于线性矩阵不等式的锥补问题并进行迭代求解。该方法可直接获得状态反馈控制矩阵,并具有良好的收敛性。测试系统的仿真结果表明,广域附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,能够较好地抑制区间振荡。     

考虑广域信号时滞的直流附加控制器设计

针对测量信号在广域测量系统中由于信道、传输协议等环节而引入的延迟经过累积将达到严重影响控制器动态性能的问题,分析了信号延迟的产生及其对直流附加控制器动态性能的影响,提出了一种考虑广域测量系统(WAMS)中信号传输延迟的直流附加控制器;并基于线性矩阵不等式方法(LMI)设计了考虑时滞影响的直流附加控制器。根据算例进行了时域仿真分析,并与一种未考虑时滞的控制器进行了比较,所得结果证明LMI方法设计的直流附加控制器的有效性。     

广域阻尼控制的时滞影响分析及时滞补偿设计

基于相量测量单元技术的广域测量系统使得电力系统向广域监测与控制的方向发展.在这个过程中,信号传输和处理过程中时滞的影响不容忽视.特征值分析表明,时滞τ的影响可以转化为与角频率ω相关的相位滞后和与衰减因子σ相关的增益放大,从而对闭环系统的区间模式阻尼和系统稳定性产生影响.文中利用相位超前/滞后模块和增益调节模块,构成时滞补偿环节,以消除时滞的影响,保证系统的稳定性.通过等值两机系统上的时域仿真,对不同时滞条件下的区间模式阻尼和补偿效果进行了研究.结果表明,所设计的时滞补偿环节能够在一定时滞范围内有效地维持采用远方反馈信号的阻尼控制效果,具有一定的工程意义.     

多时滞广域测量电力系统稳定分析与协调控制器设计

根据电力系统存在时滞的差异性,将控制器信号分为本地无时滞控制输入信号和广域异地多时滞控制输入信号两部分,建立了多时滞电力系统的模型。运用Lyapunov-Krasovskii泛函理论推导出了含有时滞分量的线性多时滞电力系统稳定判据,将控制问题转换为线性矩阵不等式的可行性问题,并采用模型降阶方法对原系统进行降阶,实现了含有多个时滞的广域输出反馈控制,并计算出了能够使闭环电力系统稳定的最大时滞时间。讨论了系统稳定判据中时滞分量与广域控制器参数之间的关系,以及对区域间振荡的控制效果。最后以两区域四机系统为例,用时域仿真的结果说明了本文所提出的多时滞控制方法的有效性。     

考虑时滞影响的可控串联电容补偿器的H∞控制

对存在于广域测量系统时滞影响的可控串联电容补偿器的H∞控制进行了研究,说明利用线性矩阵不等式进行H∞控制器设计的方法。仿真及分析表明,所设计的控制器具有很好的、对时滞的不敏感性,可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定。     

基于多目标进化算法的TCSC非线性控制器设计

提出了一种利用多目标进化算法设计可控串联补偿(TCSC)非线性稳定控制器的方案，设计目标是选取合适的控制器参数，达到提高电力系统暂态稳定性的效果。将非线性控制器反馈增益的选择归结为参数优化问题，并且在优化过程中同时考虑电力系统响应的多项性能指标。采用该方法优化的非线性控制器参数可以较有效地阻尼电力系统振荡。     

基于在线辨识的电力系统广域阻尼控制

提出了利用多路广域测量信号作为反馈量的新型电力系统广域阻尼控制(WADC)方法。首先,推导了基于改进Prony算法的动态降阶等值系统参数的辨识方法;利用该辨识方法对受控系统进行辨识,在辨识结果的基础上运用线性二次型方法设计WADC的参数。广域闭环控制必须考虑通信延迟的影响,文中利用线性矩阵不等式方法讨论了控制参数在时滞下的稳定性问题。MATLAB数值仿真验证了辨识方法的准确性。WADC的控制效果在36节点的多机系统中得到了仿真验证。结果证明,应用广域信号作为反馈的WADC可以更有效地阻尼区间低频振荡,同时提高了联络线的传送容量极限。     

极点约束下TCSC的LMI鲁棒控制器设计

为了提高晶闸管串联补偿装置(thyristor controlled series compensation,TCSC)控制器对系统的鲁棒性和反应速度,设计了一个极点约束下的多目标控制器。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)进行H∞控制研究,在理论和设计上都有很多优点,得到输出反馈H∞控制器,提高了系统的鲁棒性。仿真结果也表明设计的TCSC控制器可以保证系统的暂态稳定性。     

基于广域测量的滑模TCSC控制器设计

广域测量系统为电力系统实现网络化控制提供了新的解决方案。文章对基于广域测量信号的可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)系统进行了分析,建立了基于广域测量的TCSC系统模型。通过引入附加状态变量,将含有时滞的时滞系统转换为不含时滞的离散控制系统,并采用离散滑模控制的方法设计了状态反馈控制器,对克服控制器中的抖振问题提出了有效的解决方法。为验证所提出方法的有效性,对单机无穷大系统进行了仿真计算,表明该方法可以有效保持系统的稳定性。     

相控电容器式可控串补特性分析

揭示了相控电抗器式可控串补与相控电容器式可控串补的对偶特征。用对偶原理阐述了相控电容器式可控串补的性能及相控特点。分析说明了串补电容器、GTO网的电流电压峰值与串补线路电流峰值、串补电容器的工频容抗值之间的关系，这对于理论上确认相控电容器式可控串补的优越性非常重要。阐述了相控电容器式可控串补具有阻尼次同步谐振和抑制低频功率振荡的能力；相控电抗器式可控串补装置的动态性能是一个其时间常数不大于工频0．25周期的一阶惯性环节。     

含TCSC的电力系统次同步谐振的复转矩系数分析法

经推理证明,对于采用固定串联电容补偿的电力系统,如果对发电机转子角度施加一微小正弦扰动,则按系统线性化方程求得的电磁转矩稳态增量的正弦和余弦分量的幅值分别与电气弹性系数和电气阻尼系数成正比,从而提出了一种计算复转矩系数的微小扰动稳态响应算法。然后将这种算法推广到采用晶闸管控制的串联电容补偿电力系统的次同步谐振分析中,给出了具体的计算公式和步骤。采用IEEE典型系统进行计算,所得结果与采用EMTP时域仿真的结果相吻合。     

可控串联电容补偿装置阻尼电力系统低频振荡分析

本文推导了装有可控串联电容补偿装置的电力系统的线性化模型,利用复转矩系数法了可控串补阻尼控制向振荡提供阻尼的机理。在此基础上,通过对振荡模式的分析,提出了如何选取可控串联补偿装置的装设地点。     

大时滞系统的智能控制研究

在实际控制应用中常常有大时滞存在，用传统控制方法较难获得满意的控制效果。为解决这个问题，该文提出了基于模糊神经网络控制器，模拟手动控制过程，根据过程状态的动态变化实施控制器的在线调整，仿真和实践结果均表明了该控制方案的优越性。     

基于无源控制方法的TCSC控制器及其仿真研究

简要介绍了一类基于无源系统理论的最优控制方法－PBC方法，基于该方法设计了晶闸管控制的串联补偿器（TCSC）无源控制器，由于该控制器中的变量均可实现本地测量，故使其能有效地应用于实际电力系统中，针对川渝电力系统的仿真结果，证明了基于PBC控制器的TCSC可以有效地提高系统的暂态稳定性和传输功率。     

TCSC装置中电容器过负荷保护的改进算法

介绍了可控串联补偿(TCSC)电容器装置的电容器过负荷保护的基本原理,重点就电容器过负荷倍率与允许持续时间的算法问题进行了较详细的讨论,分析了过去采用求过电流均值算法时,若过电流幅值波动较大而存在精度方面不足的问题上,提出了一种更合理的改进算法———加权积分法,最后通过动模实验验证了该算法的合理性。