基于Hamilton理论的多机系统励磁与UPFC的非线性鲁棒协调控制器设计

针对多机电力系统中参数的不确定扰动对系统稳定控制器影响的问题,利用广义耗散Hamilton理论设计了一种新型多机励磁和统一潮流控制器(UPFC)的非线性协调控制器。首先,建立了包含UPFC动态调节作用的多机电力系统动态方程,构造了系统的Hamilton能量函数,从而将系统表示成广义耗散Hamilton系统形式。其次,利用含参数摄动的L_2干扰抑制控制理论设计了多机励磁和UPFC的非线性协调控制器。此控制器设计过程同样适用于含有参数摄动的其他FACTS装置与多机励磁的协调控制器设计。最后,以四机两区域系统进行了仿真分析,结果表明当系统中存在多种参数摄动时,所设计协调控制器能够保证系统的功角稳定、实现UPFC接入点电压的无差调节并且具有较好的鲁棒性。     

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。     

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。     

UPFC并联变换器协调控制策略研究

针对统一潮流控制器（UPFC）在调节电力线路潮流过程中存在的功率不平衡引起的UPFC接入点电压和直流电容电压波动问题,通过构建UPFC的数学模型,设计并联变换器电流解耦控制器,根据功率平衡原理推导出稳压控制的电流前馈补偿量,提出改进的并联变换器协调控制策略,将得到的前馈补偿量引入到并联变换器有功和无功控制系统中,为实现单位前馈采用移动前馈补偿点和增加前馈补偿函数方法,来改善补偿效果。通过MATLAB搭建含有UPFC的500KV交流输电系统仿真模型,结果表明,相比改进前的协调控制策略,所提控制策略既满足了有功无功潮流相互协调控制要求,又提高了输电系统对电压的支撑能力（接入点电压和直流电容电压波动已分别降低至6.7 KV、1.1 KV）,系统对直流电容的输出响应时间也缩短了0.5 s。     

基于Hamilton理论改善多机系统暂态稳定性的励磁与SVC协调控制

基于伪广义哈密尔顿(Hamilton)理论设计了一般仿射非线性系统的镇定控制器,进而将包含静止无功补偿器(SVC)和发电机励磁的多机系统表示为伪广义Hamilton形式,该系统考虑了转移电导和SVC动态过程的影响.从能量的观点出发,利用鲁棒L2方法设计了发电机励磁和SVC非线性协调控制策略,并将该控制策略表示为易于量测...     

同步发电机励磁和ASVG哈密顿系统建模与协调控制

针对单机无穷大系统,建立了包含先进无功发生器(ASVG)的三阶状态空间模型.采用广义Hamilton能量函数理论,考虑电力系统的非线性特性,设计了ASVG安装点电压与同步发电机励磁非线性控制器,该控制可以同时满足同步发电机励磁控制的功角稳定性与ASVG装设处电压的稳定性.单机-无穷大系统数字仿真结果验证了该控制律的有效性.     

多机系统PID分散协调控制的研究

从实际励磁控制模型出发,将机端电压及其微分作为输出反馈量,建立发电机及其控制器数学模型,通过求解Levine-Athans矩阵方程组,设计了PID分散协调励磁控制器,其结果可直接应用于电力系统现有PID控制器的参数整定;另外,对传统权矩阵优化算法中存在的不足给予了改进,使权矩阵优化算法更易实现且更可靠。文章是电力系统分散协调控制理论的进一步完善及补充,在无须改变原有控制器结构的前提下实现最优协调控制,更具现实意义。最后,经计算与仿真证明提出的方法是正确的、有效的。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

ASVG与发电机励磁的多指标非线性协调控制

建立了先进静止无功发生器(ASVG)与发电机励磁的五阶非线性状态空间数学模型,并采用多指标非线性控制(MNC)方法,设计该系统的协调控制器。最后仿真表明:该控制器既能有效地消除机械功率扰动下的机端电压偏差,又能使转速和电磁功率准确地追踪其给定值,保证电力系统的电能质量,还能适当地使功角增大,从而提高电力系统的稳定性。与线性最优控制(LOC)方法相比,MNC方法能更好地兼顾各状态的动、静态性能。     

电池储能系统与发电机励磁的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制方法对电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)与汽轮发电机的励磁进行协调控制设计.相比于其他的灵活交流输电系统(Flexible Alternating Current Transmi ssion System,FACTS)器件,BESS的优点在于能够同时对电力系统的有功和无功功率进行快速且有效的控制.设计表明采用多指标非线性控制设计方法能很好地解决高维MIM0非线性系统的控制设计问题.仿真结果表明所设计的控制规律能明显地改善系统各状态量的动态特性,并有效地提高系统的稳定运行能力.     

统一潮流控制器的分析与控制策略

文中分析了统一潮流控制器（UPFC）系统的电压、无功功率和有功功率的平衡,得到了与UPFC控制相关的2个重要结论。首先,分析表明在UPFC输入端电压保持不变的情况下,线路无功潮流的变化实际上是由并联变换器提供的;其次,UPFC端电压既可以从发送端控制也可以从接收端控制。基于以上分析,提出了一种新颖的UPFC控制策略。在该策略中并联变换器控制UPFC直流母线电压和输电线无功潮流,而串联变换器控制UPFC输入端母线电压幅值和输电线有功潮流。同时,在控制系统中加入有功／无功功率协调控制,可在潮流调节中获得良好的静态、动态性能。最后,通过实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

统一潮流控制器的建模与控制研究综述

灵活交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）技术是近几年来出现的一项新技术,统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）是ＦＡＣＴＳ控制器中乞今最全面的控制器,可提供对传输线路参数（即电压、线路阻抗和相角）的全面动态控制,能够快速控制传输线路的有功和无功功率及母线电压。首先由考虑ＵＰＦＣ的电力系统潮流调节问题讨论了ＵＰＦＣ的建模,然后从控制角度综述了目前国内外研究ＵＰＦＣ的最新成果,概述了ＵＰＦＣ的各种控制策略,并分析了ＵＰＦＣ     

UPFC运行点变化对电力系统稳定和控制性能的影响

统一潮流控制器(UPFC)的主要控制功能是潮流控制和电压控制,控制的水平由控制器的设定参考值决定。它们也是文中所指的UPFC的控制运行点,即UPFC安装线路上由UPFC调节达到的输送的有功和无功水平,以及安装母线上由UPFC控制达到的电压水平。文中讨论了UPFC控制运行点变化对电力系统稳定性的影响。同时还发现,控制运行点在较大程度上决定了控制器的控制性能和2个UPFC之间的交互影响。通过2个装有UPFC的电力系统的仿真结果证实了文中的讨论。     

计及统一潮流控制器的电力系统状态估计

应用灵活交流输电系统（FACTS）技术可对电力系统潮流进行灵活控制,从而充分发挥现有电力系统的潜力,其中统一潮流控制器（UPFC）是FACTS的重要组件之一。基于传统状态估计模型,通过利用UPFC的功率注入模型,将它对于状态估计的作用转移到所在线路的量测节点上,提出了计及UPFC的状态估计模型。该方法可以完整计及UPFC对电力系统的影响,同时能有效利用原有的状态估计算法程序。算例表明所提出的模型有效、可行,具有一定的实用价值。     

特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

基于实时数据同步交换技术的统一潮流控制器监控系统

研制了一种基于实时数据同步交换技术的统一潮流控制器(UPFC)监控系统,阐述了UPFC的基本工作原理,介绍了其结构、功能和通信特点。该监控系统利用双口RAM 作为共享的数据缓冲区,实现实时数据的同步交换。系统以同步并行方式工作,确保了监控的实时性。系统采用模块化设计,有很好的兼容性和扩展性。为提高可靠性,该系统还具有自检功能。     

上海蕴藻浜UPFC工程计算机监控及控制保护系统架构

计算机监控系统及控制保护系统的技术水平、架构方式、可靠性与UPFC装置的安全稳定与经济运行紧密相关。上海蕴藻浜UPFC工程计算机监控及控制保护系统是在常规交流变电站基础上借鉴智能变电站经验演化而来的架构,包括设备组成、网络架构、通信规约等。它既具有常规变电站监控系统便宜、可靠的特点,又兼容接入光纤电流互感器,实现UPFC装置对潮流控制功能和自我保护功能。蕴藻浜UPFC工程监控系统的架构方式、顺控操作及其使用经验,可供其他UPFC或FACTS工程借鉴。     

阻抗跟踪对UPFC交叉解耦控制策略的改进

统一潮流控制器（UPFC）的交叉解耦控制具有潮流调节迅速、稳定性好的优点,但是其功率环反馈系数按固定参数设定,因而鲁棒性较差。文中以阻抗跟踪法改善交叉解耦控制的鲁棒性。该方法将功率环的反馈系数由固定参数改变为线路阻抗的跟踪值,在保证交叉解耦控制原有良好潮流调节性能的同时能够对不同的线路阻抗实现潮流调节。同时,阻抗跟踪法没有引入新的采样信号,易于实现。仿真结果证明了这种控制方法具有良好的鲁棒性。