基于状态反馈精确线性化变结构控制的SSSC控制器设计

提出一种基于状态反馈精确线性化变结构控制的静止同步串联补偿器(SSSC)控制器设计方法.考虑到SSSC交流侧电压幅值和相角以及直流侧电容电压的动态调节过程,建立了SSSC在同步旋转dq坐标系下的非线性数学模型,在此模型的基础上,采用状态反馈精确线性化方法将原非线性系统转化为线性系统.然后,应用变结构控制原理设计SSSC控制器,同时通过PI控制稳定直流侧电容电压.最后,利用MATLAB仿真软件搭建了装设有SSSC的110kV输电系统的仿真模型,仿真结果表明了所设计的控制器能够很好地根据需求来改善电网输电能力,具有良好的暂态控制性能.     

基于微分几何方法的静止同步串联补偿器非线性控制

提出了一种改进的坐标变换,使得微分几何方法可直接应用于求解静止同步串联补偿器(SSSC)非线性控制策略.此外,改进的坐标变换同样也可以简化实现精确线性化的过程.结合线性最优控制理论,得到了SSSC非线性最优控制策略,并将其应用于提高系统阻尼.最终,应用实时数字仿真器(RTDS)搭建了包含SSSC的单机无穷大系统电磁暂态模型,仿真结果证实本文所提出的SSSC非线性最优控制策略对于功率振荡具有明显的抑制效果.     

基于神经网络自适应PI控制的SSSC潮流控制器

提出了一种基于神经网络自适应PI控制的SSSC潮流控制策略,并设计了控制器的结构.该控制器主要由系统辨识和PI参数整定两个神经网络组成,并给出了它们的学习算法.该控制器在动态过程中,利用神经网络对SSSC的有功控制器和无功控制器的PI参数进行在线调整,提高了控制器的自适应能力和鲁棒性.在Matlab动态仿真环境中建立了控制系统的仿真模型,并基于此模型对系统的暂态行为和输电线路潮流的调节过程进行了仿真,仿真结果验证了该控制器在潮流控制上的有效性和适应性.     

基于HDP算法的SSSC神经控制器设计

传统的线性PI控制器在非线性系统的特定运行点有较好的性能,但在其他运行点它的性能会降低.应用启发式动态规划算法设计了静止同步串联补偿器(Static Series Synchronous Compensator,SSSC)的外部非线性最优神经控制器,总共包含3个神经网络;第一个为模型网络,它的主要作用是模拟系统的输入输出动态特性;第二个为神经网络为评价网络,它的主要作用是评价动作网络给出控制量的好坏;第三个为动作网络,它的作用是产生控制量;这三个为神经网络互相协作,从而得到最佳的控制序列.在Matlab/ Simulink动态仿真环境中搭建了含SSSC双机电力系统的仿真模型,并对线路阻抗的调节过程和电容电压的变化过程进行了仿真,与传统的PI控制器相比,具有响应快、超调小的特点.     

基于非线性控制理论的SSSC控制器的研究

提出一种运用非线性最优控制理论设计静止同步串联补偿器(SSSC)控制器的方法。在分析SSSC原理的基础上，导出SSSC的动态数学模型。并运用MATLAB的仿真工具建立了SSSC的仿真模型，对含SSSC的单机无穷大系统发生三相短路故障进行仿真。仿真结果表明，采用非线性控制器，SSSC能有效地改善电力系统的稳定性。     

基于非线性控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种运用非线性最优控制理论设计SSSC控制器的方法。在分析SSSC原理的基础上，导出了SSSC的动态数学模型。并运用MATLAB的仿真工具建立了SSSC的仿真模型，对含SSSC的单机无穷大系统发生三相短路故障进行了仿真。仿真结果表明采用非线性控制器，SSSC能有效改善电力系统的稳定性。     

静止同步串联补偿器的变结构控制器设计

为了提高静止同步串联补偿器的稳态性能和补偿灵活性,采用变结构控制设计其控制器,整个设计基于对输电线路电流的锁相.由于SSSC的数学模型在dq坐标下是一个非线性强耦合系统,文中采用基于非线性反馈的逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型,设计出伪线系统的变结构控制律,对直流侧的隐动态采取PI控制.最后建立SSSC的仿真模型对其进行仿真试验并同PI控制进行了比较.结果表明本控制策略的高效性.     

SSSC滑模控制策略研究

从SSSC定阻抗和定电压两种控制角度出发,分别将其视为可控电容器和可控电压源,分析了其各自的运行特点,并建立含SSSC的单机无穷大系统数学模型,运用了逆系统和滑模控制的方法分别对建立的多阶非线性系统模型进行控制设计,通过仿真验证了该控制对控制目标具有很好的稳定性和鲁棒性。     

利用SSSC阻尼电力系统低频振荡

提出了一种改进的装有静止同步串联补偿器(SSSC)的单机、多机系统Phillips-Heffron模型,并由此得出了SSSC在单机、多机系统中能够抑制低频振荡的理论依据.通过重新构建控制量的方法,得到了装有SSSC的单机系统仿射非线性方程,进而应用非线性变换与非线性反馈理论求解SSSC的非线性控制策略.结合最优控制理论,得到了单机系统SSSC非线性最优控制策略,并将其应用于提高系统阻尼.基于实时数字仿真(RTDS)的仿真结果,证实所做理论分析的正确性以及所提出的非线性控制策略的有效性.     

SSSC的选址及网损优化研究

为提高电力系统运行的可靠性和经济性,引入线路有功潮流性能指数,采用有功过负荷的严重程度作为指标,根据SSSC参数对其产生影响的灵敏度系数大小来确定SSSC最佳安装地点.建立以有功损耗最小的含SSSC的网损优化数学模型,将SSSC以等效注入功率模型加入到等式约束条件中,将模拟退火引入到改进粒子群算法中进行网损优化控制变量的获取,增强了全局搜索能力.以标准IEEE-14节点为例进行计算,验证了模型和算法的有效性.     

静止同步串联补偿器的机电暂态建模

提出了一种适用于大规模电力系统暂态稳定性分析的静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机电暂态建模方法。该方法通过合理假设,根据SSSC的数学模型和机电暂态特性,在考虑SSSC直流电压动态过程的前提下建立了SSSC的机电暂态模型。首先,根据SSSC的对外特性建立SSSC的交流侧模型;其次,根据SSSC的自身约束,通过合理假设建立SSSC的直流侧模型;在此基础上,模块化设计了其控制器模型和调制环节模型。仿真结果表明,该模型能较好地呈现SSSC的动态特性,适用于SSSC接入大规模电网时分析其对电力系统暂态稳定性的影响。     

Fault-Tolerant Optimal Neurocontrol for a Static Synchronous Series Compensator Connected to a Power Network

This paper proposes a novel fault-tolerant optimal neurocontrol scheme (FTONC) for a static synchronous series compensator (SSSC) connected to a multimachine benchmark power system. The dual heuristic programming technique and radial basis function neural networks are used to design a nonlinear optimal neurocontroller (NONC) for the external control of the SSSC. Compared to the conventional external linear controller, the NONC improves the damping performance of the SSSC. The internal control of the SSSC is achieved by a conventional linear controller. A sensor evaluation and (missing sensor) restoration scheme (SERS) is designed by using the autoassociative neural networks and particle swarm optimization. This SERS provides a set of fault-tolerant measurements to the SSSC controllers, and therefore, guarantees a fault-tolerant control for the SSSC. The proposed FTONC is verified by simulation studies in the PSCAD/EMTDC environment.      

静止同步串联补偿器的机电暂态特性研究与仿真

静止同步串联补偿器(SSSC)是FACTS家族中新兴的串联补偿元件,对其暂态特性的研究有助于使其更好地与继电保护装置及重合闸的协调配合。在介绍SSSC基本原理的基础上,根据加入SSSC后单机无穷大系统的动态方程,利用Matlab中的电力系统仿真库搭建了含SSSC的单机无穷大系统,并对其机电暂态特性进行了仿真。仿真结果表明系统发生故障后SSSC能有效地抑制功率振荡,并且SSSC不同的投入方式所产生的抑制效果不同。在此基础上还总结了区内区外故障时SSSC的投入运行方式,且线路区内故障时SSSC若以旁路运行方式投入则能达到最佳效果。     

Optimal sizing of SSSC controllers to minimize transmission loss and a novel model of SSSC to study transient response

In this paper, based on steady-state models of flexible AC transmission system (FACTS) devices, the sizing of static synchronous series compensator (SSSC) controllers in transmission network is formed as an optimization problem. The objective of this problem is to reduce the transmission losses in the network. The optimization problem is solved using particle swarm optimization (PSO) technique. The Newton–Raphson load flow algorithm is modified to consider the insertion of the SSSC devices in the network. Numerical examples, illustrating the effectiveness of the proposed algorithm, are introduced. In addition, a novel model of a three-phase voltage source converter (VSC) that is suitable for series connected FACTS a controller is introduced. The model is verified by simulation using Power System Blockset (PSB) and Simulink software.     

基于EMTDC的静态同步串联补偿器稳态及暂态特性分析

通过对静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机理的分析,提出了应用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)技术的SSSC控制器实现方案。控制回路设计中通过对正弦参考波相角偏移量的控制使直流电容电压保持恒定。SSSC稳态时的主要作用是对被补偿线路有功功率进行调控,控制器设计中综合考虑了调制系数与补偿方式(容性或感性)之间的相关性,实现了对线路有功功率的灵活控制,响应速度和波动都满足要求。利用PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真工具搭建了包括EPRI-7节点系统、SSSC电压源逆变器及其触发控制回路,以及相应的测量、分析模块的详细电磁暂态仿真模型。仿真实现了SSSC的稳态及暂态功能,计算结果证明了控制回路的有效性和系统模型的正确性。同时对直流电容取值及耦合变压器电抗和变比对SSSC特性的影响进行了初步分析。     

利用SSSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

研究了电力系统低频振荡及其产生机理,并理论分析了静止同步串联补偿器(SSSC)对抑制电力系统低频振荡的作用。建立包含SSSC的单机无穷大系统的数学模型,推导该模型的非线性动态方程。利用在稳定运行点线性化的方法,以SSSC输出电压的相角和幅值调制系数为控制变量,设计了SSSC的暂态控制器,并将其用于提高系统阻尼,抑制电力系统低频振荡。在Matlab/Simulink中搭建包含SSSC的单机无穷大系统及暂态控制器的模型进行仿真验证,结果表明理论分析的正确性以及所提出的暂态控制策略的有效性。     

基于人工神经网络控制算法的SSSC潮流控制器设计

提出了一种应用神经网络控制策略为静止同步串联补偿器 (SSSC)设计的新型潮流控制器。径向基函数神经网络的理论基础是函数逼近 ,用一个两层的前向网络去逼近任意函数 ,能更好地进行潮流控制。仿真结果表明 ,这种控制器与传统的PI调节控制相比 ,不但能快速调节潮流 ,增加系统阻尼 ,改善系统稳定性 ,并且有较强的适应性、鲁棒性     

SSSC非线性控制的直接反馈线性化方法

考虑了静止同步串联补偿器（SSSC）的逆变器输出交流侧电压幅值和相位的动态调节过程及其直流侧电容电压的动态变化过程，建立了SSSC的的三阶动态模型，并用直接反馈线性化方法设计了SSSC与发电机励磁的协调非线性控制器，由于采用了动态反馈补偿，因而所设计的控制器对系统运行方式的变化具有很强的鲁棒性，该文还利用MATLAB的动态仿真环境Simulink及其S＿Function编程技术建立了相应控制系统的仿真模型，并基于该模型对系统的暂态行为以及输电线路有功功率的调节过程进行了仿真，仿真结果表明，所设计的控制器能有效地对线路有功功率进行控制，并能显著地改善电力系统的暂态稳定性。     

A current-based model of the static synchronous series compensator (SSSC) for Newton–Raphson power flow

In this paper, a new approach to modeling a static synchronous series compensator (SSSC) for power-flow calculations by applying the Newton–Raphson method is presented. This new approach differs from known methods in terms of the interpretation of the device's branch. It is considered on the basis of its current and is therefore denoted as a current-based model of an SSSC. This approach might in principle be applicable also for other FACTS devices (i.e., UPFC, IPFC, GUPFC). In the paper, the current-based model of an SSSC is presented as the models of this device have difficulties with convergence in power-flow calculations and there are very few references covering these topics. First, the basic features of an SSSC are presented, as it is the basis for the current-based model that is incorporated into the Newton–Raphson load-flow model. The results of the tests at the IEEE 57-bus system are discussed in detail and compared with the existing injection SSSC load-flow model [X.P. Zhang, Advanced modeling of the multicontrol functional static synchronous series compensator (SSSC) in Newton power flow, IEEE Trans. Power Syst. 18 (November (4)) 2003].     

Novel reactive power controllers for the STATCOM and SSSC

The paper investigates the dynamic operation of both static synchronous compensator (STATCOM) and static synchronous series compensator (SSSC) based on a new model comprising full 48-pulse GTO voltage source converter for combined reactive power compensation and voltage stabilization of the electric grid network. These key FACTS devices are power electronic GTO converters connected in parallel or series with the power system grid and are controlled by novel decoupled controllers. The complete digital simulation of the STATCOM and SSSC within the power system is performed in the MATLAB/Simulink environment using the power system blockset (PSB). The STATCOM scheme and the electric grid network are modeled by specific electric blocks from the power system blockset while the control system is modeled using Simulink. Two novel controllers for the STATCOM and SSSC are presented in this paper based on a decoupled current control strategy to ensure stable operation of the STATCOM under various load excursions. A novel control scheme for the static synchronous series compensator (SSSC) is also implemented to provide a full controllable series compensating (buck/boost) injected voltage over a specified capacitive and inductive range, independently of the magnitude of the transmission line current. The series reactive compensation scheme with an external dc power supply can also compensate for any voltage drops across resistive component of the transmission line impedance. The novel decoupled controller uses a phase locked loop (PLL) with a novel reduced inherent time delay to improve the transient performance of the SSSC. The performance of both STATCOM and SSSC schemes connected to the 230 kV grid are evaluated. The proposed novel control schemes for the STATCOM and SSSC are fully validated by digital simulation.