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.     

利用PSS4B和GPSS附加阻尼控制抑制云南电网超低频振荡的对比分析

针对云南电网超低频振荡问题,对电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)(型号PSS4B)和调速器侧电力系统稳定器(governor PSS,GPSS)附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果进行对比分析。首先建立基于单机带负荷无穷大系统的小干扰分析模型,然后以云南电网某大型水电机组为算例,得到机组低频振荡和超低频振荡模式间的同源关系,最后通过特征根轨迹对比分析PSS4B和GPSS2种附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果差异。所得的结论对云南电网采取哪种附加阻尼控制用于优化一次调频和抑制超低频振荡具有参考价值。     

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。     

大坝发电厂电力系统稳定器(PSS)试验

分析了大坝发电厂电力系统低频振荡产生的原因及影响。通过对电力系统稳定器(PSS)进行的现场试验,论证了电力系统稳定器(PSS)在增加系统阻尼,抑制系统低频振荡,提高系统稳定性方面有明显的效果。     

电力系统稳定器研究综述

随着电网规模的不断扩大,电力系统低频振荡问题目益突出。电力系统稳定器(PSS)是抑制振荡,增强电力系统稳定性的重要措施。它通过把相关信号传递到电压调节器来抑制机组之间的低频振荡。PSS的设计方法、参数调整的优劣直接影响到其功能有效性。分别从研究和工程的角度进行了介绍,研究角度从参数选择、选址问题和鲁棒性方面介绍了PSS的基本问题,而后交代了工程中参数整定的基本方法。最后对PSS的未来发展进行了展望,认为系统运行工况、多频段PSS设计和广域测量方法等方面还需更进一步研究。     

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。     

基于灵敏度分析的电力系统稳定器参数优化

推导了电力系统稳定器(PSS)参数灵敏度指标的计算过程,并在小干扰稳定分析软件SSAP中实现了2种灵敏度计算功能,即振荡模式特征值及其阻尼比对PSS参数灵敏度的计算功能,以及控制器等效交流增益不变约束下的振荡模式特征值及其阻尼比对控制器补偿相位的灵敏度的计算功能,可以对低频振荡阻尼进行优化(或约束优化)。以红海湾电厂600 MW机组为例,通过PSS参数的灵敏度分析对低频振荡阻尼进行约束优化,特征值分析与现场抗扰动试验的实测录波结果相吻合,验证了SSAP灵敏度分析理论与计算的准确性及其在工程中的指导作用。     

采用相量测量单元实测扰动数据的电力系统稳定器参数设计

电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)是目前抑制电力系统低频振荡最经济、最有效的办法,PSS抑制低频振荡的效果很大程度依赖于参数好坏.传统的PSS设计方法需要测量励磁系统的无补偿滞后特性,然而,这种基于在线激励的方法可能会对系统稳定性造成危害.为此,提出了一种基于相量测量单元(phas...     

基于ETAP的电力系统低频振荡仿真研究

低频振荡是远距离、重负荷、弱联系的互联电网中常见的故障,目前抑制电力系统低频振荡最常用、最有效、最经济的方法是在励磁控制中加装电力系统稳定器(PSS)。分析了低频振荡的成因与校正原理,采用ETAP建立了以PSS为励磁系统辅助控制的同步发电机组及励磁系统模型,并以4机2区系统的低频振荡仿真模型进行仿真校验,分析系统运行方式对PSS的控制效果及PSS参数配置对电力系统低频振荡的抑制效果。为发电机组、励磁系统及PSS的设计提供了依据,同时给电力系统稳定性分析提供了准确的仿真模型及有效的PSS配置参数。     

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。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于VSC-HVDC的统一附加阻尼最优控制方法

相比于传统发电机的电力系统稳定器（PSS）,柔性直流输电（VSC-HVDC）系统可以有效控制区域间的低频振荡。考虑到VSC-HVDC系统有功无功均能对交流系统进行独立控制,提出了基于有功无功双环控制的统一低频振荡控制器,并基于VSC的有功功率和无功功率控制分别设计附加控制回路来增加控制器的控制效果。首先采用最小二乘旋转不变（TLS-ESPRIT）辨识方法获得系统小信号模型和振荡特性,然后基于辨识出的模型,利用基于最优控制理论对控制器进行设计,并将最终所设计控制器分别附加于有功控制回路与无功控制回路。PSCAD的仿真结果表明,相比于常规的有功附加控制器,所提统一控制方法能达到更好的控制效果,并能保证鲁棒性。     

基于混沌神经网络模型的电力系统混沌预测与控制

由于电力系统的日趋复杂和庞大，电力系统除了因负阻尼引起的低频振荡外，还存在PSS不能消除的混沌振荡的危机。为及早判断和抑制电力系统的混沌振荡，提高电力系统稳定性，根据电力系统的负荷时间序列重构吸引子相空间，计算相空间饱和嵌入维数和最大Lyapunov指数，并以此为指导，建立混沌神经网络预测模型，该模型即便在电力系统负荷含有部分坏数据输入的情况下，仍能对电力系统的混沌特性进行精确地判断和预测。如果判断出系统存在混沌现象，则设计模糊神经网络预测控制器，实现了对电力系统混沌振荡的预测控制。仿真结果表明，该方案对抑制电力系统混沌振荡具有显著效果。     

A new method of excitation control based on fuzzy set theory

The synthesis of the structure of the power system stabiliser (PSS) and its parametrization are based entirely on methods of linear system theory. Thus the desired effect of the PSS is limited to a bounded area around one system operating point. The use of a controller based on fuzzy set theory introduces an event controlled excitation of the synchronous machine taking into account the power system operation. The desired response of the fuzzy controller is given by a set of rules which are obtained from the limits of the voltage regulator and the undesired performance of the conventional excitation control. A fuzzy controller has been developed for which simulation results are provided. These results support the concept of a fuzzy controller for the purpose of excitation control. They show that a well designed fuzzy controller is superior to a fast excitation control with an additional PSS     

交直流电力系统PSS和直流附加控制的协调

针对当今大容量、远距离、多区域互联电网低频振荡现象严重的问题,提出了一种基于Prony算法的PSS和直流附加控制器协调运行的策略。该方法根据多代理分层控制的思想,首先利用Prony辨识全网系统,求出在没有配置PSS和直流附加控制时的系统振荡频率,利用相位补偿法优化PSS控制参数,有效地抑制局部振荡模式。当全网的局部振荡模式达到满意水平后,反复利用Prony对系统进行辨识,通过每次的辨识结果对直流附加控制器进行参数整定,逐渐把剩余区域间振荡模式消除。仿真研究表明,该控制策略有效抑制了贵广交直流系统的低频振荡,并具有一定的鲁棒性。     

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.     

适应复杂电力系统多种运行方式的PSS优化配置

低频振荡的抑制是电力系统规划阶段和运行过程中必须考虑的一个重要问题。抑制低频振荡一般的方法是在励磁调节器上装设电力系统稳定器(PSS)。多机系统中，PSS的配置包括PSS安装位置的选择和参数整定。现有的研究工作主要考虑一种运行方式来进行PSS的优化配置，本文提出了一种同时适应系统的多种运行方式来进行PSS优化配置的方法。通过对西北电网三种典型运行方式的计算结果表明：为了获得更好的抑制低频振荡的效果，PSS的放大倍数不应限定为正值；如按一种运行方式对PSS的参数进行优化则对其它运行方式效果较差，而同时考虑多种运行方式，统一地进行PSS的优化配置则对各种运行方式都能良好地抑制低频振荡。     

模糊励磁控制器的研制

设计和实现了一种极坐标型的模糊励磁控制器。该控制器含有一个电压模块，实现自动电压调节器AVR(Automatic Voltage Regulator)的功能；一个阻尼模块，实现电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)的功能。两者采用相似的极坐标控制规律，共同实现励磁控制。通过仿真和试验优化了模糊励磁控制器的参数。在动模机组系统上进行了电压模块试验；在ABB的同步发电机数字仿真器系统上进行了阻尼模块试验；在10MW机组上进行了电压模块的现场试验。试验结果表明该模糊励磁控制器具有优良的电压调节性能，能明显提高电力系统的稳定性，抑制电力系统低频报荡，对发电机运行工况及系统网络结构变化具有较好的鲁棒性。该控制器还具有物理概念清晰、结构简单、参数整定和调试方便等特点，易于工程技术人员掌握。     

Fixed-order controller for reduced-order model for damping of power oscillation in wide area network

The interconnected power systems are complex and stabilizing control design still remains challenging task. The use of wide area monitoring system (WAMS) offers an integrated measurement-based and model-based control, which suits to the operation of large electric power system (EPS), along with online analysis. This paper presents a study on fixed-order controller design for equivalent network of coherent generator in order to stabilize inter-area electromechanical oscillations in the system. Firstly, the coherent generators in each area of large EPS are determined by mutual information theory, which represents the dynamic equivalence. Then network of each area with input–output variables of the selected generator that participates dominantly is reduced to lower size by square-root variant of balanced truncation algorithm. The dynamics and important oscillation modes are verified in equivalent representation of each area. Finally a local controller (decentralized) in each coherent area and a centralized controller between two coherent areas for selected generator are designed by reducing the H^∞ norm of its closed loop transfer function as much as possible. These controllers feed supplementary control signal in addition to one fed by local conventionally tuned PSS. The decentralized controller for selected generator is fed by local bus power or generator’s speed signal. On other hand, the centralized controller uses difference of power flow/speed of generators as input signal to dampen the oscillations between equivalent networks of two areas. The simulation results reveal effective damping of power/speed oscillations achieved by designed controller with respect to conventional PSS implemented. The robustness of controller is verified for heavy and light load operating conditions.