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。     

基于结构保持模型的多SVC协调控制

针对非线性微分代数系统，在广义Hamilton系统理论的基础上，提出广义拟Hamilton系统的概念及相关控制策略从而实现该系统的镇定，并将其应用于含有多个SVC的结构保持多机电力系统中。根据系统结构，通过预反馈的方法完成拟Hamilton实现。在此基础上设计了相应的SVC协调控制器。所得Hamilton函数不仅可以看作是含有SVC控制结构保持模型的暂态能量函数，而且具有Lyapunov函数的特性，既保证了数学上的严密性，又有明确的物理意义。仿真结果说明所提方法对增强暂态稳定的有效性。     

统一潮流控制器的自适应校正稳定控制器设计

在装设了统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)的弱阻尼连接多机系统中,综合利用全系统的线性化状态方程和传递函数的信息,设计了线性化的UPFC稳定控制器。为使该稳定控制器能在系统大范围内的运行点提供有效阻尼,文中在UPFC稳定控制器中加入一可调的超前(滞后)环节,利用Prony分析在线辨析系统低频振荡特性。利用在线辨析的结果对稳定控制器的可调环节进行微调,使之针对系统具体运行工况进行自适应校正,从而持续工作在最佳状态。最后利用电磁暂态仿真程序对一个装设有UPFC的两区域弱阻尼连接系统进行了仿真计算。仿真结果表明,文中设计的自适应校正UPFC稳定控制器能够明显提高该系统的阻尼水平。     

基于Hamilton理论的广域非线性时滞多机电力系统的稳定与控制

针对非线性时滞多机电力系统,将局域信号与远程信号都纳入控制器设计中,根据全局条件下信号时滞的差异性,建立广域时滞非线性多机电力系统的端口可控Hamilton (PCH)模型。该模型以汽门开度为控制量,考虑了扰动给系统带来的影响。以此模型为基础,针对某个形式的H函数给出了含有该H函数作为部分能量函数的Lyapunov泛函及一系列相应的稳定条件。通过“能量整形”技术,将一般电力系统的PCH模型转化为具有特定形式H函数的PCH模型,并应用给出的稳定条件设计相应的全状态反馈控制。最后以3机9节点系统为例,以时域仿真的结果验证了扰动下非线性时滞控制器的有效性。     

基于Hamilton能量整形的多机电力系统励磁控制

基于广义Hamilton理论,提出将非线性微分-代数系统表示为一种改进的Hamilton系统的实现方法.通过重构结构矩阵,对所提系统的Hamilton函数进行能量整形,给出了镇定控制器的设计方法.以此为基础,研究了结构保留多机电力系统的Hamilton实现问题,运用能量整形方法,提出了可作为系统Lyapunov函数的Hamilton能量函数,并设计了可镇定该系统的励磁控制器.仿真结果证明了所提方法和控制策略对提高电力系统暂态稳定的有效性.     

UPFC与发电机励磁多指标协调控制设计

针对统一潮流控制器(UPFC)与同步发电机励磁控制系统,结合控制系统控制特性及多指标控制设计理念,选取多个目标状态量线性组合为输出函数,运用多指标非线性控制算法,设计了统一潮流控制器(UPFC)的新控制策略,最后在单机无穷大系统上对其进行暂态仿真.仿真结果表明,所设计的多指标协调控制系统能够很好的解决接入点静态偏移的问题,并有效地控制节点电压和线路的潮流,改善了电力系统的暂态稳定性.     

UPFC稳定控制器的研究及应用

在统一潮流控制器(UPFC)上加装稳定控制器,可以提高弱阻尼系统的阻尼水平,但是稳定控制器安装位置及反馈信号的选择对控制效果影响较大.建立了包含稳定控制器的UPFC的9阶数学模型,该模型考虑了直流电容的动态响应,并且包括了并联侧的电压控制及串联侧的功率控制,可比较详细地反映稳定控制器对UPFC性能的影响,稳定控制器可根据需要安装在UPFC的并联侧或串联侧.基于该UPFC数学模型,在装设了UPFC的弱阻尼连接多机系统中,推导全系统的状态方程,利用全系统状态方程的信息计算UPFC稳定控制器的最佳安装位置及有效的反馈信号,然后使用计算结果设计相应的UPFC稳定控制器.使用EMTDC对一个装设有UPFC两区域弱阻尼连接系统进行了仿真计算,仿真结果表明,利用所提方法设计的UPFC稳定控制器可以明显提高该系统的阻尼水平.     

UPFC新型多指标控制设计

针对统一潮流控制器（UPFC）控制系统模型及其控制性能中动、静态品质协调不足的问题,提出一种基于微分代数系统控制理论下的UPFC新型控制系统模型。并结合非线性控制设计中多指标控制设计理念,选取多个目标状态量线性组合为输出函数,运用微分代数系统控制设计方法,设计了统一潮流控制器（UPFC）的新控制策略。最后在单机无穷大系统上对其进行暂态仿真。仿真结果表明,所设计的微分代数控制系统能够很好地解决接入点静态偏移的问题,并有效地控制节点电压和线路的潮流,改善了电力系统的暂态稳定性。     

UPFC新型多指标控制设计

针对统一潮流控制器(UPFC)控制系统模型及其控制性能中动、静态品质协调不足的问题,提出一种基于微分代数系统控制理论下的UPFC新型控制系统模型。并结合非线性控制设计中多指标控制设计理念,选取多个目标状态量线性组合为输出函数,运用微分代数系统控制设计方法,设计了统一潮流控制器(UPFC)的新控制策略。最后在单机无穷大系统上对其进行暂态仿真。仿真结果表明,所设计的微分代数控制系统能够很好地解决接入点静态偏移的问题,并有效地控制节点电压和线路的潮流,改善了电力系统的暂态稳定性。     

UPFC状态反馈精确线性化潮流控制策略

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)传统线性控制器的性能可能因运行点的大范围变化而恶化,针对该问题提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的UPFC非线性潮流控制策略。通过选择李雅普诺夫型输出函数、适当的非线性坐标变换和状态反馈将UPFC的5阶非线性系统完全转化为一个线性系统,然后采用线性极点配置方法设计了UPFC内部潮流控制器。IEEE 118节点系统的仿真对比结果表明,所提UPFC潮流控制策略改进了传统PI控制近似线性化的缺陷,有效适应了UPFC控制范围的大幅度变化,在提高电力系统暂态稳定性方面的效果明显优于传统PI控制。此外,该控制策略设计过程可以应用于所有基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的柔性交流输电系统(flexibleAC transmission system,FACTS)装置。     

UPFC新型非线性控制策略

统一潮流控制器(UPFC)可以有效控制线路的有功和无功功率。基于UPFC控制线路功率的非线性数学模型,提出了一种新型的非线性控制方法:根据系统能量守恒的特点构造出一个满足Lyapunov大范围渐近稳定的函数,再结合精确线性化方法,将控制系统转化为一个简单的线性系统,最后通过线性反馈确定系统的输入量。基于软件EMTP/EMTPWorks对UPFC的控制装置进行建模,并在典型的长距离输电线路的测试系统中运行,仿真结果验证了所提新型非线性控制策略的正确性,较之于传统的PI控制方法,提出的非线性控制方法具有更高的有效性和动态性能;同时也表明了小容量的UPFC装置能够很大程度地补偿线路的有功功率,当发生单相接地故障时,UPFC能提高系统的稳定性。     

统一潮流控制器稳态性能研究

总结含统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)的系统潮流计算方法,在此基础上设计一个能与传统PQ潮流算法结合的UPFC潮流计算模型,将潮流计算结果与UPFC的稳态模型相结合,分析控制目标值与系统控制量、电气量的关系.提出一种用中间控制变量代替直接控制方式的潮流控制策略,仿真...     

基于Normal Form方法的UPFC多个功能控制器间交互影响分析

统一潮流控制器(UPFC)的重要特点之一就是它具有的多控制功能,包括潮流控制、电压控制和稳定性控制等等。然而时域仿真研究表明统一潮流控制器的多个控制器之间可能存在着较强的交互影响。本文研究了规范型(Normal Form)方法用于分析UPFC控制器间的交互影响问题的可能性,并引入一非线性交互指标定量地指示出控制器间的交互强弱程度。所提方法应用到新英格兰10机39节点系统,并通过时域仿真验证了所提规范型理论分析方法的有效性。     

抑制区域间低频振荡的UPFC模糊滑模控制器

低频振荡是区域互联电力系统面对的重要问题。从暂态能量的角度对区域间低频振荡进行了分析,并以暂态能量函数下降为目标,分析了统一潮流控制器(UPFC)抑制区域间低频振荡的原理。进而设计了UPFC抑制区域间低频振荡的模糊滑模控制策略。该策略采用区域联络线电气量作为输入信号,构造滑模控制的切换函数,然后通过模糊控制器输出控制信号,改变UPFC串联侧输出电压,抑制低频振荡。该方法兼具滑模控制与模糊控制的优点,经四机两区域系统仿真分析,验证了所提抑制策略的有效性。     

统一潮流控制器的非线性控制

通过独立控制线路的有功和无功功率,统一潮流控制器(UPFC)能够大大提高线路的传输能力。为实现这一目标,装置需要尽可能快的动态响应速度和稳定性。文中提出一种适用于UPFC装置的非线性控制策略,该控制器的理论分析基于同步旋转坐标系,充分考虑了UPFC模型的非线性特点,采用反馈精确线性化的方法进行分析。在此基础上设计得到的控制器较之传统的PI控制和解耦控制策略具有更好的稳定性和更快的动态响应。在EMTDC/PSCAD平台下的仿真结果验证了这种控制策略的优越性能。     

基于矩阵变换器的统一潮流控制器的逆系统方法控制策略

基于矩阵变换器的统一潮流控制器在同步旋转坐标下的数学模型,应用逆系统理论,将耦合的非线性模型解耦成了近似线性化的模型,也就是＂伪线性系统＂模型。进而针对＂伪线性系统＂模型,设计了变结构控制律,构成了变结构潮流控制策略,以实现对这个基于矩阵变换器的统一潮流控制器的潮流控制。最后搭建仿真模型,对所提控制策略进行仿真,验证了控制策略的正确性和有效性。     

计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒调度协同优化策略

统一潮流控制器(UPFC)应用于潮流调控时,计及UPFC调控参数的交流潮流计算是非凸、非线性问题,且多台装置间的非线性交叉耦合特性也会直接影响优化配置方案。为此,基于UPFC的潮流调控特性,构建了计及UPFC的松弛型交流潮流二阶锥规划模型;计及风电的不确定性,协同考虑UPFC的规划和电力系统的调度问题,建立了计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒协同优化模型,并采用列和约束生成算法进行求解。以IEEE RTS-24节点系统为算例进行仿真分析,结果表明所提协同优化策略有效提升了UPFC配置方案的适应性,提高了系统运行经济性和风电消纳能力,增强了系统运行调控的灵活性。     

基于极大极小值原理的UPFC控制器设计

统一潮流控制器(UPFC)是一个多功能柔性交流输电系统(FACTS)装置,而电力系统的运行条件经常变化,如何协调设计UPFC的多控制通道并确保电力系统大范围稳定是一个难点。文中以特征值尽可能位于远离虚轴的左半平面为目标函数,将阻尼控制器的参数优化问题转化为一个极大极小值优化问题,并通过一种两种群遗传算法加以求解,以适应电力系统运行条件的大范围变化。与传统的控制器设计方法相比较,文中所提出的方法具有设计简便、智能化程度高、控制器适应性好的优点。以新英格兰测试系统为例,设计了UPFC控制器以抑制系统中可能发生的低频振荡。时域仿真结果表明基于极大极小值原理设计的UPFC控制器能适应宽广运行条件的变化,确保系统的大范围稳定。     

利用重复控制跟踪的统一潮流控制器抑制系统强迫振荡方法

从强迫振荡特性出发,利用线性化状态空间法分析了统一潮流控制器(UPFC)提高系统阻尼从而抑制强迫振荡的机理。设计了适用于抑制强迫振荡的插入式改进重复控制器(PMRC),并证明其对系统稳态参考值具有良好的跟踪性能。但考虑到PMRC不具备功率输出能力,提出了将功率控制设备UPFC与PMRC结合,并按PMRC跟踪要求输出抑制功率的方法。该方法使UPFC在提高系统阻尼的基础上输出抑制功率,从多角度抑制强迫振荡。仿真表明,所提方法能够有效抑制系统强迫振荡。