非并联运行交直流系统直流调制原理及附加控制器设计

针对交直流非并联运行的系统结构,首先理论推导了该结构下利用直流功率调制抑制交流系统低频振荡的机理,并给出了影响直流调制效果的关键因素;然后引入扩展留数比指标作为直流附加控制器输入信号选择依据,采用测试信号法对系统进行小干扰稳定分析和扩展留数比计算,按照补偿留数相位的方法对直流附加控制器参数进行整定;最后通过测试算例和西北电网实际工程算例仿真验证了所设计的直流附加控制器能够有效阻尼非并联运行交直流系统的区域间功率振荡。     

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。     

基于广域信号的柔性直流输电附加阻尼控制

柔性直流输电具有灵活可控的特点,而广域信号或广域信号的组合具有可控、可观性好和相位关系稳定等特点.结合柔性直流输电和广域信号的优点设计了柔性直流输电广域稳定控制器.利用扩展留数比选择最优的广域信号或其组合作为反馈输入,利用极点配置的方法确定附加阻尼控制器的参数.数值仿真结果表明基于广域信号为输入的阻尼控制器在系统振荡时能很好地阻尼功角振荡.     

直流阻尼调制在大规模交直流电网中的作用

采用一种暂态能量函数,剖析直流阻尼调制抑制低频振荡的机理。基于留数,指出制约直流调制效果的关键因素,对直流调制在交直流电力系统中的运行特性进行分析,认为采用广域信号可以提高直流调制对区间振荡的抑制效果。以我国第1个交直流混合电网——南方电网为背景,验证理论分析的正确性。在此基础上,对直流阻尼调制在大规模交直流电网中的作用进行总结。     

引入故障恢复信号的VSC-HVDC附加阻尼控制研究

基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力。VSCHVDC附加阻尼控制能有效地抑制交流系统的低频振荡。讨论了附加阻尼控制器的限幅环节对控制效果的影响,然后提出了引入故障恢复信号的附加阻尼控制。故障恢复信号为指数规律衰减信号,将其与附加阻尼控制器输出信号叠加,作为直流功率调制的参考信号,以减小直流功率调制前期的直流功率幅值。并在直流电压波动的允许范围内,使直流功率调制过程趋于理想的自由衰减振荡,比无故障恢复信号的附加阻尼控制衰减更快,从而显著减小限幅环节的影响。还给出了直流电压波动随直流功率波动变化的关系曲线。仿真结果验证了所提附加阻尼控制方法的有效性。     

SVC广域辅助控制阻尼区域间低频振荡

SVC已经广泛应用于电力系统的无功支持和电压控制,广域测量系统在国内外也已有许多工程应用.本文利用广域测量信号为输入设计SVC的附加阻尼控制(PSDC).首先阐述了SVC提供阻尼的机理,然后提出了综合留数指标的概念,并据此选择具体的控制输入信号;接着基于测试信号法和留数根轨迹方法相结合进行PSDC的参数设计;并利用PSS/E进行了特征值分析和时域仿真分析验证了所设计的附加阻尼控制器的有效性.最后针对国内某实际电网外送工程中安装的SVC设计了相应的阻尼控制器,时域仿真证明了SVC广域附加阻尼控制的有效性.     

云南多直流线路直流调制方案研究

利用直流附加控制方式,即直流双侧频率调制和直流有功功率调制方式来增强系统的稳定性。通过直流线路的闭锁故障和500 kV交流线路的故障对比,分析得出采取多直流协同调制、直流调制与稳控装置的配合方式能增强系统的暂态稳定,并可减少系统故障后稳控装置的切机量,提高电网的经济效益。     

基于多信号在线辨识的广域PSS协调设计

对系统广域信号进行辨识设计广域电力系统稳定器(PSS)不仅能克服电网规模和数学模型阶数的限制,而且不受到元件模型和参数准确度以及运行方式的影响,便于开展多PSS的在线协调设计。文中提出基于多信号Prony算法在线辨识的广域PSS设计方法。该设计方法是通过对系统中各发电机组施加给定的激励信号,利用多信号Prony算法辨识出系统降阶模型及相应的留数矩阵;依据得到的留数矩阵计算各发电机组的综合可控性指标和综合可观性指标,选取控制机组和反馈信号;最后利用极点配置方法设计广域PSS参数。仿真示例和实时数字仿真器(RTDS)试验证实了所提出方法的可行性和有效性,对于多PSS的在线协调设计具有重要的工程意义。     

基于概率法的交直流混联系统小干扰稳定性分析与改善

高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。     

最短时间控制原理在三峡直流调制研究中的应用

本文利用最短时间控制原理研究三峡直流调制,并按次最优控制提出了两种直流调制方法。该方法对交流故障和直流故障均适用,可以有效地抑制系统振荡,明显改善系统的暂态稳定性能,提高交直流并联输电的能力。本文还对直流调制与切机措施作了比较。同时对直流调制信号的选取及调制量的整定也作了探讨。     

南方电网多直流调制控制的交互影响与协调

受限于现有的小扰动分析软件无法对高压直流输电系统(HVDC)控制回路建模,直流控制器的分析和设计严重依赖于时域仿真,无法获得对于控制器性能的机理性认识.文中利用NETOMAC仿真软件中NEVA的自定义控制器功能,定义了新的HVDC控制回路模型.利用根轨迹技术,分析了2008年度南方电网3回直流调制采用广域信号反馈控制时各自的不同性能,发现了由于HVDC调制引发的模态谐振现象,这种现象的存在使得直流调制控制的阻尼效果被削弱.最后,提出一种利用多直流协调控制消除模态谐振的方案,并通过NETOMAC的时域仿真加以验证.     

基于控保信号序列化和力引导算法的高压直流故障智能诊断可视化技术研究

针对高压直流输电系统故障信号繁多分散难以直观查看故障过程、关键信息,以及录波波形不标注关键变化时刻、不能显示波形文件外重要保护事件的问题,提出了基于状态分组的控保信号序列化技术和基于力引导算法的波形事件标签智能加载技术。首先,利用基于状态分组的直流控保信号序列化技术提取最重要的直流控保信号,根据信号变化确定系统状态,按系统状态对信号分组并概括描述,将高压直流故障过程中一、二次设备变化情况以可视化的动作时序图形式展示。同时,利用基于力引导算法的波形事件标签智能加载技术对开关量变位及保护事件信息展示为图形化标签,并在相关波形通道曲线上基于时间轴同步标示的方法,将基于录波和相关事件的故障分析过程可视化简明展示。最后,在国调中心、浙江省调、江苏省调和南网总调等实际工程现场推广应用,结果表明所提技术方案可方便调度运行和保护专业人员快速了解故障情况,提升高压直流故障处理效率。     

基于测试信号的直流小信号调制器参数整定

提出一种基于测试信号的直流小信号调制器参数整定方法。首先用测试信号法分析交直流系统的低频振荡特性；然后在直流系统整流侧定电流调节器电流参考环节对测试信号进行频率扫描，激发并联交流联络线有功功率振荡，通过时域仿真和频域分析，辨识开环传递函数；最后基于经典控制理论的根轨迹法整定直流小信号调制器参数。理论分析和算例仿真结果均表明所提出的方法能够方便、有效地应用于直流小信号调制器参数整定,并能应用于实际交直流大系统。而且，该方法易于用一般的机电暂态仿真软件实现，并可用于FACTS小信号调制器参数整定。     

基于人工智能方法的高压直流阻尼调制研究

在对传统比例一积分（PI）控制所存在的问题进行剖析的基础上,对人工智能方法在高压直流阻尼调制中的研究现状进行了全面的综述。主要分析模糊控制以及神经网络控制在高压直流输电系统直流调制中的研究运用,指出目前各种直流输电控制策略研究所存在的问题并提出相应的解决方案。在此基础上,提出一种新型的在线神经网络自学习控制策略,并对其在直流阻尼调制中的运用前景进行了展望。     

A novel SVC supplementary controller based on wide area signals

Static Var Compensator (SVC) is a kind of FACTS device which is used in power system primarily for the purpose of voltage and reactive power control. Based on wide area signals, this paper presents a systematic approach for designing SVC supplementary controller, which is used to improve the damping of power system oscillation. The principle for damping oscillation by SVC is first analyzed and the concept of synthetic residue index is then presented which is used to choose the proper input wide area signals. Parameters of the controller are determined by means of test signal method and residue root locus. Eigenvalue analysis and time domain simulations are performed on a two-area system and the results demonstrate the effectiveness of the proposed controller.     

Contribution Factors Based Optimal Selection of Wide-area Signals for Power System Damping Control

Abstract—Common wide-area signal selection methods hardly guarantee the control effect of a closed-loop system. In addition, signals selected by these methods could not adapt to different types of controllers and have poor robustness against system uncertainty. Addressing these problems, an optimal signal selection method based on the contribution factor is proposed in this article to improve the damping effect of feedback signals. First, the damping effect of different feedback signals on eigenvalues of closed loops is quantified by the interval extension theory and perturbation theory. On this basis, the concepts of the contribution factor and contribution factor sum are proposed. Then optimal signals are chosen due to the contribution factor sum, which indicate the overall damping effect. Time-domain and frequency-domain simulation results of an IEEE 4-machine 11-bus test system and an IEEE 16-machine 68-bus test system demonstrate that the proposed optimal signal selection method is capable of coordinating different supplementary controllers and different control laws. Furthermore, the damping ratio of the system is significantly improved using the selected feedback signals with the similar effect of using all signals. Meanwhile, the proposed method is verified to show robustness against uncertainties in the system operation mode.     

基于TLS-ESPRIT算法和综合影响指标的直流调制信号研究

直流调制信号对调制效果有重要的影响,为了选取合理调制信号以提升系统的暂态稳定性,提出一种基于总体最小二乘–旋转矢量不变技术算法(TLS-ESPRIT)和综合影响指标选取调制信号监测点的新方法,首先通过TLS-ESPRIT辨识扰动后预选监测点功率波动幅值,再综合考虑交流和直流的影响,定义综合影响指标并制定调制信号选取策略表。运用PSD-BPA程序,对实际电网模型进行仿真,结果表明该方法所选取输入信号明显优于其他预选信号,具有良好可行性,并通过改变系统结构证明了其鲁棒性。     

基于广域测量信息的直流调制新方法

提出了一种系统化的大规模交直流电力系统中基于广域测量信息的直流阻尼调制信号的筛选和集成方法。定义了一个新的概念“模式可观惯量中心”。对于多区域互联电网，当直流线路连接了2个区域电网时，区域电网“模式可观惯量中心”间的频率差可以作为直流调制信号。新信号考虑了大规模交直流电力系统的特点。与现有的调制信号相比，新信号可以更好地反映区间振荡。在南方电网的仿真研究表明，基于广域信息的直流调制新方案优于传统的直流调制方法。     

超高压大功率直流输电系统的先进控制技术应用及发展

在总结直流输电系统常规控制策略的基础上,综合评述了近年来先进控制技术在高压直流输电HVDC(High-Voltage Direct-Current power transmission)控制及调制技术中的应用研究现状．介绍了当前各种控制研究所采用的技术路线和实现方式．重点分析了各种控制方法和控制策略的优点和不足．指出了HVDC控制研究中亟待解决的问题,如控制策略的综合评估,系统化多馈入交直流系统直流调制信号选取原则．具有自适应阻尼能力的HVDC小信号调制技术．具有鲁棒性的大信号调制技术．全局协调控制等。对可能的研究手段进行了探讨。