多通道高压直流附加鲁棒控制器设计

通过总体最小二乘-旋转不变技术辨识出系统降阶模型及相关振荡频率,再基于线性矩阵不等式的鲁棒控制设计方法,设计出针对不同振荡模式的多通道附加高压直流控制器。控制器利用平衡截断法进行降阶,兼顾了最优性能和鲁棒性能,且可以同时抑制低频振荡与次同步振荡。控制信号经巴特沃兹滤波器后由各通道明确定位,降低了控制器间的相互影响。最后,设计了传统比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器进行比较。仿真实验表明,多通道鲁棒控制器对于多种振荡模式的同时抑制效果良好,具有较强的鲁棒性,同时控制器采用输出反馈形式,便于工程实践。     

针对单机无穷大系统模糊电力系统稳定器的设计

针对一种典型的单机无穷大电力系统,进行了基于MATLAB／SIMULINK及模糊逻辑工具箱的传统电力系统稳定器（CPSS）和模糊电力系统稳定器（FPSS）的设计研究。提出了一种利用模糊控制参数及控制规则进行调整和修正模糊控制器的设计方法,并应用于电力系统稳定器的设计,仿真结果表明：相比传统电力系统稳定器．模糊电力系统稳定器能在较大的运行范围内更有效地抑制系统低频振荡,系统鲁棒性好,且调试方便。     

基于多步回溯Q(λ)的PSS最优控制方法的研究

电力系统稳定器（PSS）是用来产生能抑制低频电力系统振荡的励磁系统辅助控制信号,具备自学习和参数在线整定能力是未来智能电网PSS控制器的一个发展趋势。提出一种基于多步回溯Q(λ)学习的新颖电力系统稳定器设计方法。利用多步回溯Q(λ)控制器代替整个传统PSS作为励磁附加控制,并与传统PSS和Q学习控制器进行比较。仿真研究显示,引入基于多步回溯Q(λ)学习的PSS控制后显著增强了整个系统的鲁棒性,有效提高了系统抑制低频电力系统振荡的能力,较好地解决了Q学习控制器收敛速度慢的问题。     

基于多步回溯Q(λ)的PSS最优控制方法的研究

电力系统稳定器(PSS)是用来产生能抑制低频电力系统振荡的励磁系统辅助控制信号,具备自学习和参数在线整定能力是未来智能电网PSS控制器的一个发展趋势.提出一种基于多步回溯Q(λ)学习的新颖电力系统稳定器设计方法.利用多步回溯Q(λ)控制器代替整个传统PSS作为励磁附加控制,并与传统PSS和Q学习控制器进行比较.仿真研究显示,引入基于多步回溯Q(λ)学习的PSS控制后显著增强了整个系统的鲁棒性,有效提高了系统抑制低频电力系统振荡的能力,较好地解决了Q学习控制器收敛速度慢的问题.     

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用

基于非线性比例积分微分PID(Proportional Integration Differential)控制器在设计上具有不依赖于被控系统数学模型的特点,设计了用于电力系统的超导磁储能装置SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)的非线性PID控制器。概述了非线性PID控制器利用“跟踪-微分器”非线性结构产生控制所需的比例、积分、微分信号的原理。介绍了含SMES的电力系统模型及非线性PID控制器的设计。数字仿真结果验证了所设计的控制器是可行的,同时表明该控制器结构简单、易实现。     

基于线性最优控制的交直流低频振荡附加阻尼控制器设计

对于低频振荡抑制问题,提出了一种新的电力系统稳定器(PSS)及直流附加控制的设计方法。通过改进的总体最小二乘-旋转不变(TLS-ESPRIT)辨识技术分析系统振荡特性,再对各个振荡模态分别辨识出相应的被控传递函数,最后利用带观测器的线性最优控制(LQR)方法设计出相应控制器,达到抑制低频振荡的目的。在设计过程中,利用基于LQR的PSS抑制区域内低频振荡,区域间低频振荡通过基于LQR的直流附加控制完成。     

基于滤波器的调速系统侧低频振荡抑制措施

由调速系统引起的低频振荡现象在电力系统中时有发生,而变闭环控制为开环、手动控制等抑制方法不是常规方法,导致在抑制此类低频振荡的发生方面并没有十分有效的方法。基于此,提出一种基于滤波器的从调速系统侧抑制的方法,先对角速度、功率、阀位信号和阀位指令信号进行监测,并由此判断与调速系统的相关性;随后投入滤波器与比例积分微分控制器串联,运用带阻滤波器的性能,达到滤除低频振荡扰动信号进而平息振荡的作用。时域仿真表明,本方法可以有效抑制振荡,使系统恢复正常运行。     

基于广域测量信号和射影控制的多通道PSS设计

传统电力系统稳定器大多采用本地信号作为反馈输入且多为多模块级联控制结构,自由度、鲁棒性均具有局限性。为了提高其抑制系统低频振荡的能力,提出了一种基于广域测量信息和射影定理的多通道电力系统稳定器设计方法。本文采用具有高精度的TLS-ESPRIT算法辨识系统模型,并根据辨识结果分别在全系统为不同的振荡模态选择可观性及可控性均较强的信号作为控制器的反馈输入。而后,通过带通滤波器分离系统模态,并基于射影定理对各个模态分别设计控制器,实现各个模态间的分层控制。同时设计固定时滞补偿环节,以消除广域信号时滞对于控制效果的影响。最后,再次设计了传统电力系统稳定器与之进行比较。仿真实验表明,所设计的控制器较传统电力系统稳定器有更好的控制效果,且控制器阶数较低,鲁棒性强,适于工程实践。     

基于Matlab的PSS的仿真分析

分析了低频振荡产生的原因以及电力系统稳定器（PSS）对低频振荡的抑制作用。利用Matlab对PSS的参数进行整定,并建立了励磁调节系统仿真模型。用3种运行方式验证电力系统稳定器抑制低频振荡的能力。仿真结果表明：整定后的电力系统稳定器对低频振荡具有良好的抑制作用。     

交直流并联系统稳定器与附加控制器协调控制设计

针对具有低频振荡现象的交直流并联系统,建立了单机无穷大系统的小干扰线性化模型,在对其进行低频振荡机理分析的基础上,设计了电力系统稳定器 (PSS)和直流附加控制器 (DCM)进行直流调制.当两种控制器分别控制和协调控制时,对低频振荡的抑制作用进行了比较,结果证明对于含有直流线路的系统,应该利用PSS和DCM协调控制,才能较好地抑制低频振荡.     

基于模糊分数阶PID的含电动汽车的多能源微电网二次频率控制

为了解决分布式可再生能源间歇性发电和电动汽车接入微电网导致的微电网频率波动问题,针对含电动汽车接入的多能源微电网系统,设计了一种基于模糊自适应理论的分数阶比例-积分-微分(PID)二次频率控制器,通过建立模糊控制规则,结合频率偏差对模糊分数阶PID控制器参数进行实时在线整定.考虑光伏发电和风力发电输出功率波动、电动汽车接入微电网、随机负荷扰动3种不同场景,对所提出的模糊分数阶PID控制方法进行了仿真验证与量化分析.仿真结果表明,相比于传统PID控制器和分数阶PID控制器,所设计的模糊分数阶PID控制器使得系统频率响应振荡减少、超调量明显降低、动态调节时间更短,呈现出更强的抗扰动能力和鲁棒性,对于多能源微电网的二次频率调节具有优良的控制效果.     

基于灰色预测技术和可拓控制方法的电力系统稳定器

由于现代电力系统所具有的非线性特性以及工况的时变性使得采用各种线性和非线性控制方法设计的电力系统稳定器无法获得令人满意的控制效果,为此提出基于灰色预测技术和可拓控制策略设计电力系统稳定器。该控制器结合了灰色预测技术"事前控制"和可拓控制方法不要求建立精确数学模型、实时性好的优点,能够更好地抑制低频振荡,改善电力系统的稳定性。以多机系统为对象的仿真研究表明,与常规电力系统稳定器和只采用可拓控制的电力系统稳定器相比,基于灰色预测的可拓电力系统稳定器具有更好的控制效果。     

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用研究

非线性比例-积分-微分(Nonlinear Proportion-Integral-Differential,NLPID)控制是一种利用非线性跟踪-微分器和非线性组合方法对线性PID控制进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点.作者设计了用于电力系统超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)装置的NLPID控制器,该控制器通过对由跟踪-微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合,产生用于协调控制SMES和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号.仿真结果表明该NLPID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,且改善了系统的阻尼特性,提高了系统电压的稳定性.     

利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

光伏参与抑制电力系统区间振荡的无功控制策略研究

针对大规模光伏并网对系统区间低频振荡可能产生的负面影响,研究了基于无功控制的光伏抑制系统区间振荡的控制策略。建立光伏并网模型,采用向控制输入点注入高斯伪随机信号的方式辨识出系统的降阶传递函数,根据留数指标对反馈信号进行选择,选择留数幅值最大的信号作为阻尼控制器的输入信号,参考电力系统稳定器的超前-滞后结构,采用留数法对阻尼控制器的各参数进行整定。以四机两区域系统为算例,搭建相应的光伏并网模型,通过时域仿真表明:所提出的基于无功控制的光伏附加阻尼控制器对于系统区间振荡具有较好的抑制效果。     

基于变频变压器的电力系统低频振荡自适应阻尼控制器设计

变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种能够联接异步电网的新型灵活交流输电系统设备.介绍了变频变压器的基本结构和主要功能,重点分析如何利用变频变压器抑制电力系统低频功率振荡,开发了基于变频变压器和普罗尼(Prony)方法的电力系统低频功率振荡自适应阻尼控制器的系统模型和计算程序.利用电力系统综合分析程序建立了包括变频变压器在内的典型4机电力系统和大型实际复杂电力系统的仿真模型,对不同系统规模、不同结构情况下阻尼控制器抑制低频振荡的效果进行大量仿真研究,验证了自适应阻尼控制器的适应性和有效性.     

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。     

PSS与储能装置的协调控制及参数优化研究

针对电力系统中多种控制器间参数配合不合理的问题,结合电力系统低频振荡的抑制问题,对电力系统稳定器(PSS)与储能装置的协调优化进行研究。基于电力系统分析综合程序(PSASP),分析PSS、储能装置的控制逻辑,并基于PSASP的用户自定义模块搭建储能装置控制模型。针对PSS与储能装置对应的参数优化模型,利用细菌群体趋药性(BCC)算法,进行PSS和储能控制器的参数优化分析。以四机两区系统模型为例对协调优化方法进行验证,特征值分析结果及时域仿真测试结果表明,经协调优化后的控制器参数能够有效抑制低频振荡,提高电力系统动态稳定性。     

原动机调速系统参数对低频振荡的影响

应用MATLAB建立原动机调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,分析机网耦合是否能引发电力系统低频振荡。仿真分析表明,如果水轮机调速系统微分增益偏大且水轮机输出功率对水头的偏导数随负荷变化时,在扰动下可能出现功率的低频振荡。对于汽轮机调速系统,在系统的阻尼不太强时,汽轮机控制器参数对小信号系统稳定性具有重要影响。采用比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器时,系统在小干扰下振荡衰减;采用PI控制器时,系统小干扰下出现幅值增大的低频振荡。     

能量变换器四机系统低频振荡控制方法研究

能量变换器是一种新型的可以直接与电网相连的高压发电装置,针对其多机并网以及在并网后的低频振荡的重要问题研究的较少.为了进一步了解能量变换器的运行特性,采用多频带电力系统稳定控制器的控制方式,对四机互联的能量变换器进行系统建模,分析了在故障情况下,发生弱阻尼形式的低频振荡,给出了发生振荡后的转子转速变化规律,探讨了能量变换器阻尼绕组对多机系统的影响,仿真分析了多频段电力系统稳定器的对低频振荡的抑制效果,并给出了自并励励磁系统的参数和多频段电力系统稳定控制器的选择方法.仿真结果表明,多频带电力系统稳定器对弱阻尼方式的低频振荡的控制效果明显优于转速变化量的控制方式.