可控制动电阻控制器广域协调优化方法研究

提出一种基于广域测量系统和三级共态预估算法的可控制动电阻控制器广域协调优化方法.将多机系统中的可控制动电阻控制器分成本地控制器和协调控制器两层,采用三级共态预估算法对分散的本地控制器进行非线性协调优化,使系统获得全局最优的控制效果.所提方法计算量小,并能在本地形成闭环反馈控制,适合于在线应用.仿真结果表明所提方法可以明显提高系统的暂态稳定性,并改善系统的动态品质.     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

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。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

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。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

基于WAMS的UPFC装置的附加控制器设计

目前电网中的FACTS装置种类繁多,且受提取信息的限制,各装置多基于本地信息进行控制,从而设备间因缺乏协调配合必然会产生负交互影响。基于PMU装置测得的广域信息设计了UPFC的附加控制器,应用李雅普诺夫方法推导出附加控制器的主、辅控制策略,通过调节系统暂态能量函数的时间导数值和主发电机的转子速度,两者相互配合来增加抑制低频振荡的阻尼,从而提高含UPFC系统的暂态稳定性,并用PSCAD仿真验证了附加控制器的有效性。     

基于广域轨迹信息的多机系统暂态不稳定性快速预测方法

广域动态信息系统的建设和同步相量测量技术的发展为实时监视和预测电力系统暂态稳定性奠定了物质基础,采用广域动态轨迹信息协调决策全网紧急控制措施的实施会大大提高控制措施的正确性和有效性。文章提出了一种基于轨迹几何特征识别多机系统暂态不稳定性的方法,并利用结构保持模型下的暂态能量函数分析了所提方法的正确性。算例结果表明该方法具有较高的可靠性和较少的计算量,对系统模型参数有较强的鲁棒性,有望用作基于新一代广域测量系统(WAMS)的暂态稳定紧急控制的启动判据。     

基于广域测量的双模糊励磁控制

设计了一种基于广域测量的双模糊励磁控制器,其主模糊控制器采用发电机端电压和参考电压的偏差及其变化率作为输入,辅模糊控制器采用发电机角频率与惯性中心角频率的偏差及其变化率作为输入,从而使励磁控制器可以反映全局信息。基于Matlab的电力系统工具箱和模糊逻辑工具箱,对4机系统进行了数字仿真,其中励磁调节器采用的控制方法分别为PID、PID PSS和双模糊控制。仿真结果证明与常规的励磁控制方法相比,所提出的基于广域测量的双模糊励磁控制方法可以加强系统承受大扰动的能力,进一步提高系统的暂态稳定性。     

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WAMS的电力系统暂态稳定的快速预测

提出一种基于广域测量系统WAMS(Wide areaMeasurementSystem)的电力系统暂态稳定实时快速定量分析的方法。该方法根据PMU实时采集的各发电机转子角速度及电磁功率,通过预测扰动结束后系统运动轨迹和基于暂态能量的轨迹分析法来评估系统的暂态稳定性。在 6机系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效预测电力系统的暂态稳定性。     

基于WAMS的电力系统暂态稳定的快速预测

提出一种基于广域测量系统WAMS(Wide-area Measurement System)的电力系统暂态稳定实时快速定量分析的方法.该方法根据PMU实时采集的各发电机转子角速度及电磁功率,通过预测扰动结束后系统运动轨迹和基于暂态能量的轨迹分析法来评估系统的暂态稳定性.在6机系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效预测电力系统的暂态稳定性.     

多机系统中励磁与SVC的协调控制

主要研究基于结构保持模型的多机电力系统的暂态稳定性。将连接与阻尼分配?无源控制方法进行从常微分方程到微分代数方程的拓展,求解一类仿射非线性微分代数系统的调节问题。并用所提方法设计多机系统中的发电机励磁与静止无功补偿器的协调控制器,不再拘泥于单机系统的协调控制研究。该方法充分利用整个系统的物理结构,通过引入电气与机械动态之间的耦合项进行能量整形,加强两者之间的联系,保证闭环系统的渐近稳定性。仿真结果说明了协调控制器在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。     

基于广域量测信息的电力系统暂态稳定研究综述

暂态稳定是电力系统研究的重要内容,一直以来受到人们的关注。近年来,随着基于相量测量装置的广域测量系统日趋完善,实时获取全网动态响应数据成为可能,这为暂态稳定研究提供了新手段。文章从暂态稳定传统分析方法的改进、快速暂态稳定判据的研究、暂态稳定趋势预测以及暂态稳定控制4个方面,对广域量测信息在电力系统暂态稳定研究中的应用进行了综述,指出基于广域量测信息进行暂态稳定研究是未来的发展方向。     

基于广域响应的电力系统暂态稳定控制技术评述

电力系统暂态稳定控制技术是维持电网安全稳定运行的核心问题之一。随着PMU/WAMS的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定控制技术已成为重要发展方向。从受扰轨迹快速预测、暂态失稳实时判别、暂态稳定紧急控制三个方面,以理论和应用相结合的观点,对广域量测在电力系统暂态稳定控制研究中的应用进行了评述。最后,进一步探讨了现有控制技术所亟待解决的问题。     

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。     

Transient control for micro-grid with multiple distributed generations based on hybrid system theory

With the rapid increase in the rate of distributed generation (DG) penetration depth, the issues of improving micro-grid transient become more significant. This paper investigates a two-level hierarchical hybrid control consists of continuous local controller for each DG unit at the first level coordinated by discrete supervisory control strategies at the secondary level for transients performance enhancement of micro-grid with various DG units following pre-planned or accidental events. The discrete supervisory control strategies are established based on information fusion technique by using wide-area measurements (WAMs) in order to switch each DG subsystem into apposite operational mode following large disturbances. The continuous local controller for each DG unit is designed based on multiple Lyapunov stability theory integrating linear matrix inequality (LMI) techniques in order to regulate the set point of each DG subsystem to reach the best performance and acceptable operation indexes. The effectiveness of the proposed hybrid control is demonstrated through simulation examples.     

Improvement of transient stability for power systems using wide-area measurement signals

With the wide application of synchronized phase measurement unit in power system, the wide-area measurement (WAM) system has enabled the use of a combination of measured information from remote location for improving transient stability. The paper focuses on a two-level hierarchical decentralized coordinated excitation control consists of multiple decentralized local fuzzy power system stabilizers (LFPSS) for each generator at the first level helped by a WAM based supervisory power system stabilizer (SPSS) at the secondary level for wide-area power system transient stability enhancement. In order to eliminate the inherent nonlinearities in the power system model and enable the model to be applicable to power system control, first, a direct feedback linearization compensator acting through the local excitation machine is proposed. Then, the T-S fuzzy model is employed to approximate the system model. Based on the T-S fuzzy model, the LFPSS is designed. And the SPSS is proposed to apply the remote signals from the WAM systems. For taking consideration of the time delays introduced by remote information’s transmission in WAM systems and overcoming their impacts on control performance, the authors develop a delay-independent H _∞ robust control technique. Some new robust stability criteria in terms of LMI are derived by Lyapunov stability theory incorporating LMI techniques. Simulation examples demonstrate that the decentralized coordinated robust control has better transient stability performance in the face of transmission time delays, severe variations of operating point and faults in various locations.     

基于主动学习的电力系统暂态稳定评估方法

随着泛在电力物联网概念的提出,暂态稳定在电力系统运行控制中扮演着越来越重要的角色。由于相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的广泛配置,基于机器学习的暂态稳定实时评估方法展现出了巨大的发展潜力。针对这类方法在应用中离线训练数据生成耗时及造成的难以在网架发生变化后快速更新模型的问题,论文提出了一种基于主动学习的电力系统暂态稳定评估方法。考虑不同运行方式、不同故障下进行短时间仿真(仿真至故障切除时刻)生成无标注样本;随机选取一部分样本进行长时间仿真以标注这些样本的稳定状态,并进一步训练基于支持向量机的暂态稳定评估模型;最后循环选择剩余未标注样本中信息熵较高的部分数据进行标注对模型重新训练,直至模型准确率不再变化。在新英格兰10机39节点测试电力系统的仿真表明,论文提出的方法能够有效降低离线仿真的时间,大大提高评估模型部署的效率,并对广域噪声具有鲁棒性。     

电力系统暂态稳定励磁和快关汽门综合非线性控制

在Ｚａｂｏｒｓｋｙ提出了的电力系统观测解耦状态空间模型的基础，进一步考虑励磁和高速系统的作用，建立了适合于暂态稳定综合控制的数学模型，并导出了励磁和快关汽门综合非线性最优变目标控制规律。这种控制策略首先最大能量耗散原理确定控制目标，然后才驱动系统到达所希望的稳定平衡点，该控制策略仅需获得局部信息，能形成闭环反馈控制，因此容易在线实现，用一个４机６母线系统进行数字仿真，验证了该控制策略的有效性。