具有串联补偿作用故障限流器的模糊稳定控制器

研究了具有可控串联补偿功能的故障限流器(FCL)对改善电力系统暂态稳定性的作用,提出了一种基于模糊逻辑控制理论的故障限流器的稳定控制器。与常规控制器相比,该控制器响应速度快,而且可以有效地改善系统的动态特性,提高系统稳定水平,更好地发挥具有串联补偿的故障限流器的优越性。通过数字仿真验证了其对改善电力系统暂态稳定性的有效性和鲁棒性。     

故障限流器在电力系统中应用研究现状

故障限流器可以快速地限制短路电流,保证系统安全稳定运行,是一种具有发展潜力的限制短路电流技术。在综合大量文献的基础上综述了国内外故障限流器的应用研究现状、发展应用;详细介绍了故障限流器的分类、基本原理和应用要求,归纳了它们在电力系统中的安装地点,提出了在实用化过程中故障限流器研究亟待解决的问题,包括：FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL与其他现有FACTS装置控制系统、电网调度控制系统的协调配合问题;FCL的最优化配置问题等。     

故障限流器在电力系统中应用研究现状

故障限流器可以快速地限制短路电流,保证系统安全稳定运行,是一种具有发展潜力的限制短路电流技术.在综合大量文献的基础上综述了国内外故障限流器的应用研究现状、发展应用;详细介绍了故障限流器的分类、基本原理和应用要求,归纳了它们在电力系统中的安装地点,提出了在实用化过程中故障限流器研究亟待解决的问题,包括:FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL与其他现有FACTS装置控制系统、电网调度控制系统的协调配合问题;FCL的最优化配置问题等.     

不对称短路时电抗型故障限流器对暂态稳定性的影响

针对单机对无穷大系统,提出了在输电线路不同位置发生不对称短路故障时,故障限流器(FCL)投入电抗后对暂态稳定性影响的分析方法.基于功角特性曲线分别详细分析了在单相接地短路、两相接地短路和两相短路故障下电抗型FCL对暂态稳定的影响情况.通过对接入电抗型FCL的电力系统进行不同类型故障下的暂态稳定时域仿真研究,验证了分析结论.     

500kV故障限流器对保护的影响及解决方案

故障限流器(FCL)在短路故障发生前后改变了系统阻抗,对传统的继电保护特别是以阻抗为特征量距离保护影响非常大.分析了故障限流器对距离保护的拒动、误动和超越的原理.介绍了安装于瓶窑站的国内第一套500 kV故障限流器对继电保护影响的解决方案,为FCL的推广应用给出启示.     

电力系统故障电流限制技术的研究综述

本文综述了国内外电力系统故障限流器(Fault Current Limiter,FCL)的发展和研究现状,介绍了故障限流器的主要分类,详细分析了已有的超导型、电力电子型和经济型FCL的工作原理及其特点。文章还总结了目前现有故障限流器的研究成果,对各种故障限流器的实用价值和应用前景进行了展望,为故障电流限制器的研究提供方向性帮助。     

故障限流器对电网安全稳定的影响及应用研究综述

介绍了不同类型故障限流器的基本原理、优缺点、开发及应用现状。从继电保护和重合闸、系统暂态功角及电压稳定等方面,论述了FCL接入对电网安全稳定性的影响及优化配置问题。总结了FCL工程实用化需要解决的几大关键问题,提出了FCL研发应用发展趋势,指出FCL会在改善直流受端输电能力、降低换相失败风险,提高电能质量,增强大规模新能源接入能力等方面发挥其独特作用。由于目前FCL技术和经济性限制,基于常规电气设备的经济型FCL仍是目前实用化的首选,而随着大容量高耐压自关断电力电子器件的日益成熟,基于电力电子技术的固态限流器将成为未来FCL应用的热点。     

限流式UPFC中UPFC模块与限流器模块的交互影响分析

统一潮流控制器（UPFC）在电力系统发生故障时,其串联变换器易承受系统高电压与大电流的冲击而损坏。为了解决该问题,提出了一种采用饱和变压器耦合新型固态限流器的限流式UPFC拓扑。此拓扑由UPFC模块与限流器模块通过串联饱和变压器连接而成,正常运行时,UPFC模块实现常规优化控制功能并可动态补偿固态限流器所引起的压降;故障情况时,SS FCL模块呈现高阻抗状态限制系统及流入UPFC串联侧变换器的短路电流。该拓扑中串联饱和变压器的应用降低了SS- FCL侧整流桥的电压等级与容量,并将系统短路电流限制到设定值范围内,保证继电保护动作后可靠跳开故障回路断路器。最后通过100 V/3 kVA小样机试验证明此新型UPFC拓扑的正确性和可靠性。     

电力系统故障限流器研究综述

总结了电力系统故障限流器(fault current limiter,FCL)的研究和发展现状,介绍了FCL的主要分类、特点以及不同限流方式的经济型FCL实现方案,归纳了FCL实用化研究中需要解决的关键问题,包括：FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网中发电机、变压器、断路器、继电保护装置等关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL的优化设计;FCL在线状态监测等。文章还简要介绍了作者针对ZnO避雷器式故障限流器提出的新型实用化设计方案及其应用研究的进展情况。     

基于能量函数的FCL的可控串联补偿稳定控制策略

本文将暂态能量函数(TEF)值作为系统稳定的指标,并用TEF对时间的导数来决定具有串联补偿功能的故障限流器(FCL)在暂态稳定过程中的控制策略,可有效地改善系统暂态稳定性并迅速平息后续振荡。同时,针对三相短路故障,用数字仿真对控制策略进行了验证,结果表明该控制策略是有效可靠的。     

发电机组汽门的新型非线性PID控制器设计

章基于非线性跟踪微分器,非线性度变换以及ＰＩＤ校正的思想,构造了一种新的非线性ＰＩＤ控制结构,该方法解决了一般非线性ＰＩＤ控制器参数整定的难题,结构简单,易于实现,鲁棒性强,又克服了由于常规ＰＩＤ受模型线性化的限制而使稳定范围变小,微分信号提取困难等缺陷,数值仿真结果表明,该非线性ＰＩＤ控制器控制品质好,有利于提高电力系统的稳定性。     

磁控开关型故障限流器偏置电流模糊PID控制

为提高偏置电流系统的控制精度,设计了一种运用模糊PID在线修改控制器参数的新型偏置电流控制系统。该系统集PID控制及模糊控制的优点于一体,具有不需要精确的数学模型就能够快速、精确控制偏置电流的特点。试验证明,利用该控制系统对限流器偏置电流进行控制,限流器的响应速度和限流效果可以得到保证。     

含TCSC的多机系统非线性最优控制

运用逆系统方法将含可控串联补偿器（TCSC）的非线性多机系统线性化,并且对该线性化的系统运用具有二次型性能指标的线性最优控制方法设计了TCSC的稳定控制器。仿真结果表明,该控制器在提高系统的稳定性、阻尼系统振荡方面有明显的改善．     

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。     

计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器(TCSC)非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。     

FCL对电力系统暂态稳定性影响的机理分析与仿真

基于晶闸管控制的故障限流器FCL（fault current limiter）作为一种新型保护,已开始应用于电力系统。首先提出了FCL的暂态模型,然后详尽地分析了具有FCL的电力系统在各种情况下的功率特性,并且利用等面积准则则推导出了具有FCL系统的极限切除角的严格数学表达式。基于以上分析,从理论上严密地解释了FCL对于电力系统暂态稳定性影响的机理。仿真结果表明：FCL可以显著减小发电机转子在第一摇摆周期内的摇摆幅度,并且还可以大大增加系统的极限切除角,从而对改善电力系统的暂态稳定性起到积极作用。     

Nonlinear excitation control of a synchronous generator with implicit terminal voltage regulation

The objective of this paper is to design nonlinear excitation controllers for single-machine infinite-bus power systems. Because of the nonlinear nature of such systems, nonlinear controllers are more effective in providing larger stability margins than their linear counterparts. To take advantage of well-developed linear control techniques, the concept of feedback linearization is used. A characterization of the region over which the linearizing state transformation is guaranteed to be diffeomorphic is provided. Also, a new formulation for the linear controller design is provided to solve the problem of the terminal voltage regulation. Simulation results of a single-machine infinite-bus power system indicate that in the presence of major disturbances the proposed controller outperforms existing linear and nonlinear controllers in maintaining the system's stability, in damping the rotor angle oscillations, and in reaching the desired performance during postfault operations.     

Accurate Tracking Control of a Limited Angle Torque Motor

This paper presents a novel control scheme that was developed and implemented to provide accurate tracking control of a limited angle torque motor following a 50 Hz sawtooth reference waveform. The approach could be extended to other limited motion actuators which require high tracking accuracy, but are subject to a single dominant nonlinear element, such as magnetic stiffness, which may be defined experimentally. One example is the variable reluctance linear actuator, used in the aerospace industry for control of aerodynamic surfaces. Despite the significant nonlinearities inherent in the torque motor, a complex nonlinear controller can be designed using simple linear design techniques, and it is demonstrated that the motor is then able to track the reference signal with a very high accuracy. The hybrid scheme uses a multicompensator, multiloop linear controller to reshape substantially the motor response characteristics, which have both inherent time-lag and oscillatory dynamics and an additional nonlinear gain-scheduled controller which effectively compensates for the nonlinear variations of the motor parameters. The system stability is ensured by the linear controller.     

可控串补自适应模糊阻尼控制策略研究

早期的模糊控制器设计,主要依赖于专家经验,而且只是采用近似推理的方法。针对可控串补非线性系统,设计了一种直接自适应模糊控制器。建立模糊控制器逼近误差和控制器参数之间的线性关系,用Lyapunov稳定性理论设计参数的自适应律,不仅调节模糊规则结论参数,同时调节隶属函数的参数。将该控制策略应用于含可控串补电力系统中,提出可控串补自适应模糊阻尼控制器的设计方法。仿真表明该控制器对系统发电机摇摆具有良好的阻尼作用,提高了系统的稳定性。