基于广域信息及回路成形技术的H∞阻尼控制器设计

采用广域信息得到的控制器可有效地抑制互联电力系统区间振荡模式.同时,由于实际电力系统中不可避免的存在多种不确定性,如何提高电力系统控制器的鲁棒性能成为人们关注的焦点.针对这一现象,该文在采用广域信息作为反馈信号的基础上,应用回路成形技术使线性化的开环电力系统模型具有期望的特性,采用规范互质分解理论对成形后的摄动系统模型进行鲁棒镇定控制器设计.所得到的控制器对互联系统的弱阻尼机电振荡模式有较强的阻尼特性及鲁棒性.最后以时域仿真的结果说明所得控制器的性能及方法的有效性.     

基于时滞灵敏度和多目标优化的广域电力系统稳定器参数设计

针对广域电力系统稳定器应用过程中信号具有时滞的问题,基于Pade近似与阻尼转矩分析法推导得到一个特征根相对于时滞的灵敏度指标,进而采用多目标粒子群优化算法求解综合考虑该灵敏度指标与系统阻尼的广域电力系统稳定器参数优化问题,实现对时滞具有较好鲁棒特性的广域电力系统稳定器参数设计。在搭建的信息电力融合系统平台中以2区4机系统为例,研究了不同时滞下控制器的控制效果。时域仿真结果表明,所提控制器参数设计方法对广域信号时滞的波动有较好的鲁棒特性,当广域测量系统的传输时滞在一定的范围内变化时,控制器依然能够有效地抑制系统区域间的低频振荡,为广域电力系统稳定器的参数整定提供了一种新的思路。     

不健全广域信息下时滞非线性鲁棒综合控制器设计

同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用为基于广域测量系统(WAMS)的广域控制提供了实现条件。由于远方反馈信息的不健全和时滞影响，基于广域信息的闭环电力系统将是一个时滞非线性系统。针对这种时滞非线性系统，结合逆系统理论和鲁棒H￥控制理论，提出不健全广域信息下考虑时滞影响的非线性鲁棒综合控制器的设计方法。首先，应用逆系统方法将强非线性电力系统进行线性化，然后，根据广域信息的不确定性，推导具有干扰输入的时滞线性系统模型，最后，应用线性矩阵不等式(LMI)理论设计该线性系统的鲁棒反馈控制律，进而得到原非线性电力系统的最终控制规律。时域仿真结果表明，当考虑广域信息的不健全和时滞影响时，非线性鲁棒综合控制器仍具有较小的系统过渡时间、振荡次数及振荡幅度，能大幅度增加系统的故障临界切除时间。     

基于测度理论的广域电力系统反馈信号最大允许时延分析

广域电力系统稳定性分析与控制中一个不容忽视的问题就是广域信号的传输时延。文章提出了一种基于矩阵测度理论的分析方法。该方法从广义的角度给出了应用广域控制策略的含多时延的闭环电力系统模型;针对该模型,应用矩阵测度的现有理论给出了保证系统闭环稳定的充分条件,并能求出系统最大允许时延。文章以时域仿真结果说明了该方法的有效性。     

基于测度理论的广域电力系统反馈信号最大允许时延分析

广域电力系统稳定性分析与控制中一个不容忽视的问题就是广域信号的传输时延.文章提出了一种基于矩阵测度理论的分析方法.该方法从广义的角度给出了应用广域控制策略的含多时延的闭环电力系统模型;针对该模型,应用矩阵测度的现有理论给出了保证系统闭环稳定的充分条件,并能求出系统最大允许时延.文章以时域仿真结果说明了该方法的有效性.     

基于线性矩阵不等式理论的广域电力系统状态反馈控制器设计

应用基于同步相量测量单元的广域测量系统进行广域控制时,反馈信号的传输时延是不能忽略的。作者根据实际电力系统的特点构造了部分状态含时延的状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式理论提出了时滞依赖的稳定性条件,根据该条件不仅能得到保证系统稳定的控制器,而且可以得到保证系统稳定的最大允许时间延迟。最后以4机系统为例,用时域仿真的结果说明所得控制器的性能及该方法的有效性。     

基于LMI的广域时延多机电力系统的控制与稳定性研究

广域信号通信时延是导致控制器性能下降甚至失效的重要原因之一。针对时滞电力系统的特性,对多机电力系统转子运动方程进行合理的线性化和偏差化,建立时滞线性多机电力系统。通过构造合适的Lyapunov函数导出了基于自由权矩阵的线性矩阵不等式(LMI)理论的广域时延系统稳定性判据,并设计了相应的全状态反馈控制器。与基于二次线性最优的控制方法相比,保守性更小,控制效果有所提高。通过IEEE3机9节点电力系统模型验证了该控制器的有效性。仿真试验结果表明该控制方法能较好地减小时延带来的不利影响。     

计及时滞影响的电力系统H∞阻尼控制

利用Pade近似方法将时滞环节转化为状态空间形式,从而建立考虑传输时滞的开环电力系统线性化模型;采用基于H∞阻尼控制的混合灵敏度方法对所建模型进行鲁棒控制器设计。时域仿真结果表明:所设计的鲁棒控制器对电力系统广域时滞具有一定的耐受能力,同时可以抑制系统干扰的影响。     

计及时延的互联电力系统分散式阻尼控制

针对广域互联电力系统的低频振荡问题,计及信号在广域控制回路中的时延,设计了一种分散式阻尼控制器。首先定性分析了广域控制回路中的信号时延特点,然后在计及时延的互联电力系统线性化模型基础上,使用时延依赖稳定性充分条件进行控制器的求解,最后进行了两区四机系统分散式阻尼控制器设计。在固定时延与随机时延情况下系统仿真结果表明所设计分散控制器能够有效提高系统阻尼,抑制系统低频振荡,提高互联电力系统的动态稳定性能。     

考虑时滞的电力系统广域阻尼控制优化设计

广域阻尼控制器输入的广域信号在实际采集传输过程中存在不可忽略的时延,会恶化广域阻尼控制器的阻尼性能。针对广域信号存在时延的问题,提出一种考虑时滞的广域阻尼控制器优化设计方法。首先,建立开环电力系统的线性化模型,通过几何测量法选择广域阻尼控制器的安装地点以及反馈信号。然后,将模型进行降阶处理,基于降阶处理后的模型设计统一Smith预估器,从而消除时延对电力系统的影响。最后,采用粒子群算法对广域阻尼控制器进行优化设计,通过运行粒子群算法得到广域阻尼控制器参数。该方法不仅可以消除时滞的影响,还能利用粒子群算法的自动寻优功能保证广域阻尼控制器的鲁棒性,同时该算法采用个体局部信息和群体全局信息的协同搜索,具有搜索速度快的特点。以新英格兰10机39节点系统为测试系统进行仿真验证,结果表明,即使广域信号存在时滞的情况下,该控制器仍然能有效地提高电力系统区间低频振荡模式的阻尼,从而验证了该方法的有效性。     

考虑时延影响的互联电网区间阻尼控制

采用广域信息可有效地提高大型互联电力系统的动态性能。在这个过程中,信号传输和处理的时间延迟不可忽略。文中利用留数矩阵确定广域控制回路;采用Pade逼近法近似广域信号时间延迟,并写成状态空间形式,使系统变为不显含时延项的控制系统;设计了区间阻尼控制器,分析了时延对其性能的影响,并应用线性最优方法确定其反馈控制参数。两区四机系统上的仿真结果说明了考虑时间延迟的情况下,应用线性最优方法来确定区间阻尼控制器的反馈控制参数,能有效抑制区间低频振荡,提高互联电网的稳定性。     

基于降阶模型辨识的交直流混合输电系统广域阻尼控制

提出了一种辨识交直流混合输电系统降阶模型并设计其广域阻尼控制器的方法。首先在单输入单输出系统模型辨识原理的基础上提出交直流混合输电系统降阶模型的辨识方法;根据射影控制原理进一步设计了交直流混合输电系统的广域阻尼控制器。考虑到广域反馈信号在传输过程中存在的通信时延对系统稳定性的影响,设计了基于广域信号主导模式的时延补偿环节。以规划中的南方电网交直流混合输电系统进行算例研究,验证了所设计的广域阻尼控制器的有效性与可靠性。     

基于模糊控制的广域阻尼控制器设计

针对互联电力系统低频振荡问题,提出了一种用广域反馈信号作为附加稳定信号的励磁控制器的设计方法。广域信号传输存在的通信时滞用模糊控制方法进行补偿。描述了确定模糊推理规则的方法,首先分析模糊逻辑控制器的输入量和理想输出量,根据输入量和输出量之间的关系确定模糊论域、隶属度函数和模糊推理规则,从而建立模糊逻辑控制器。用Matlab/Simulink软件对4机2区域系统进行仿真,测试模糊广域阻尼控制器性能。仿真结果表明,所设计的控制器能补偿通信过程中存在的较大时滞,增加互联电力系统阻尼。仿真结果验证了模糊控制具有较好的鲁棒性和适应性。     

时间延迟对电力系统稳定器性能的影响

应用电力系统稳定器(PSS)抑制区域间低频振荡模式时,常需要广域信息作为反馈信号。由于广域信息传输距离长,传输的时间延迟不可忽略。较大的时延对PSS的性能有很大的影响。文章应用能控性及能观性指标确定PSS控制回路,采用进化策略整定PSS参数。为了有效地分析时延对闭环系统性能的影响,文章应用Pade逼近法近似时延项e-Sτ,并把时延表示为状态空间形式,从而可以分析该时延对系统的影响。以4机系统为例进行了非线性仿真,说明了方法的有效性。     

时间延迟对电力系统稳定器性能的影响

应用电力系统稳定器(PSS)抑制区域间低频振荡模式时,常需要广域信息作为反馈信号.由于广域信息传输距离长,传输的时间延迟不可忽略.较大的时延对PSS的性能有很大的影响.文章应用能控性及能观性指标确定PSS控制回路,采用进化策略整定PSS参数.为了有效地分析时延对闭环系统性能的影响,文章应用Pade逼近法近似时延项e-Sτ,并把时延表示为状态空间形式,从而可以分析该时延对系统的影响.以4机系统为例进行了非线性仿真,说明了方法的有效性.     

考虑时间延迟影响的电力系统稳定器设计

采用广域信息可有效地提高大型互联系统的动态性能。由于距离远，信号传输的时间延迟不可忽略，而时延的存在对电力系统稳定器(PSS)的性能有很大的影响。该文提出了一种考虑时延影响设计PSS的方法。该方法根据留数矩阵确定PSS控制回路；采用Pade逼近法近似时间延迟，并写成状态空间形式，与PSS一同形成了时延控制器，同时使系统变为不显含时延项的控制系统；再应用进化策略整定PSS参数。文章以4机系统为例，比较了考虑时延与不考虑时延设计的PSS的性能，说明了该方法的有效性。     

基于信号时滞补偿的HVDC和同步发电机的广域协调控制

针对发电机励磁和HVDC附加控制相互作用而可能引起系统阻尼性能变差的问题,通过对包含n台发电机以及1条直流线路的系统模型进行推导,得到了发电机励磁系统和HVDC附加控制的广域协调控制规律。该控制器利用广域信号补偿HVDC和发电机参数之间的耦合作用,但远端测量系统和广域控制信号所引入的延迟会影响控制器的性能。本文重点分析了时间延迟对系统振荡阻尼的影响,并引入统一Smith预估器方法以保持在较大时间延迟时电力系统的性能。交直流四机系统的仿真阐明了延迟对模态阻尼的影响以及延迟补偿的意义。仿真还表明统一Smith预估器的引入使得发电机转速和交流线路的传输功率在较大时间延迟下仍能够有较好的阻尼,并具有一定的鲁棒性。     

基于广域信号的多目标鲁棒HVDC附加控制器设计

为了利用HVDC抑制并联交流系统的低频振荡,设计了广域多目标鲁棒控制器。选择电力系统广域同步信号作为反馈控制的输入,考虑到电力系统的强非线性和各种扰动,采用H∞鲁棒控制设计方法抑制不确定因素对控制效果的不良作用,并用极点配置方法保证控制器对区域间振荡模式提供足够的阻尼。对于这样一个多目标鲁棒控制问题采用线性矩阵不等式方法进行求解,针对一个四机两区域交直流并联系统设计了直流附加控制器,特征值分析和非线性时域仿真结果均证明设计方法的良好效果。     

考虑广域反馈信号时滞影响的附加励磁控制器

采用广域信号作为附加励磁控制信号能够有效抑制互联电网的区间振荡,但广域信号在传输和处理过程中的时滞会严重影响系统的稳定性。为此作者提出了一种考虑广域信号延时影响的阻尼互联电网低频振荡附加励磁控制器。该控制器基于电力系统降阶模型,首先考虑了广域反馈信号的时滞,将电力系统建模为时滞微分方程的形式;然后应用时滞系统稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI) 的处理方法将附加励磁控制器参数的设计转化为求取适当的参数使得含有时滞信号的闭环系统具有最大时滞稳定性的问题;最后应用LMI工具箱和遗传算法优化了附加励磁控制器参数。4机电力系统的动态仿真验证了文中所设计控制器的有效性。     

基于LMI理论的时滞电力系统无记忆状态反馈控制器设计

设计电力系统广域控制器时,一个不容忽视的问题就是反馈信号的传输时延.文中应用基于自由权矩阵的线性矩阵不等式(LMI)理论给出了时滞系统的稳定控制判据,并根据电力系统的特点构造了无记忆状态反馈控制器.利用WSCC 3机9节点系统验证了该控制器的有效性,并与已有方法进行了比较分析,结果表明所给出的方法具有更好的控制效果和较小的保守性.