基于能量函数的多机系统暂态过程励磁控制研究

采用最优控制系统综合的李雅普诺夫方法研究多机系统暂态过程励磁非线性控制，考虑了控制系统的非线性结构，控制量的有界约束和整个系统的动态品质，获得的控制规律具有较好的解耦和鲁棒特性，仿真结果检验了方法的正确性和有效性。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题,提出了基于系统惯量中心(center of inertia,COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素,采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验,结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限,增大了系统的稳定域,显著改善了系统的功角稳定性。     

多机电力系统分散鲁棒励磁控制器的控制

提出了一种能够有效提高多机电力系统稳定性的分散鲁控制策略。采用发电机机端电压的相角和幅值表示发电机与系统其他部位的相互联系,并且针对由调速器的不稳定调节造成的发电机输入机械功率的波动,以及由电网中无功功率和有功功率的突然变化引起的发电机机端电压幅值与相角的扰动,应用鲁棒控制原理设计励磁控制器,从而实现多机电力系统的分散协调控制。仿真研究的结果表明了这种控制策略的有效性。     

应用神经网络决定多机系统快速汽门控制规律

提出了一种应用单隐层前向神经网络决定多机电力系统暂态稳定快速汽门 控制规律的方法。神经网络采用故障前各发电厂单台机组的有功功率和开机 台数等稳态量以及故障位置和类型等当地暂态信息作为输入，其输出为不控情 况下故障后某一适当时段内发电机转子间的最大相对摇摆角以及汽门关闭持续时 间的上、下限，前者用来与某一给定临界值进行比较以决定是否需要控制，后 者则用于确定合适的关闭持续时间。为了说明这种神经网络结构的合理性，文 中定性地证明了其输出与输入之间近似呈连续映射关系，并给出了一个6机2 2节点试例系统的结果。     

考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法。首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵。仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性。     

考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法.首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵.仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性.     

多机电力系统分散鲁棒励磁控制器的研究

提出了一种能够有效提高多机电力系统稳定性的分散鲁棒控制策略。采用发电机机端电压的相角和幅值表示发电机与系统其他部分的相互联系,并且针对由调速器的不稳定调节造成的发电机输入机械功率的波动,以及由电网中无功功率和有功功率的突然变化引起的发电机机端电压幅值与相角的扰动,应用鲁棒控制原理设计励磁控制器,从而实现多机电力系统的分散协调控制。仿真研究的结果表明了这种控制策略的有效性。     

一种完全解耦的多机电力系统鲁棒非线性励磁调节器

本文以电力系统的非线性模型为基础，依据Ｈ∝控制理论及状态反馈线性化的方法，提出了一种电力系统鲁棒非线性励磁调节器设计的新方法。计算机仿真研究表明，鲁棒非线性励磁调节器不仅可以有效地改善系统的动态性，而且在提高电力系统稳定性，尤其是大干扰稳定性方面有明显的作用。     

基于正规形变换考虑发电机励磁控制的电力系统暂态稳定分析

当考虑发电机的励磁控制时,难以确定系统的稳定域。根据非线性动力系统理论,非线性系统的稳定域边界是由稳定边界上的不稳定平衡点处的稳定流形的并集构成。当系统受到大扰动时,主导不稳定平衡点(CUEP)上的稳定流形就是电力系统的稳定边界。通过正规形变换,将非线性的系统映射到线性系统,根据线性空间的稳定子空间来确定原始系统的稳定流形,写出稳定边界的表达式。当持续故障轨线和系统的稳定边界相交时,就求得故障临界切除时间。实际仿真结果表明该方法是有效的,且略有保守。     

采用交流励磁控制发电机提高系统的暂态稳定性

论述并试验验证了交流励磁发电机可以通过励磁来控制发电机转子的转速或发电机的有功功 率，发现并证明了交流励磁发电机所特有的“有功功率暂态频率特性”。应用这一特性，将 显著提高电力系统的暂态稳定能力，实现电力系统暂态稳定的可控性。     

电力系统非线性鲁棒自适应分散励磁控制设计

利用反步法设计了多机电力系统中的非线性鲁棒自适应励磁控制方案,控制目标是调节发电机功角和频率至稳态运行点的极小领域,并使闭环系统对发电机阻尼系数和电抗参数的不确定性具有自适应能力,且对模型误差和外部有界干扰具备鲁棒性,同时保证各控制器是分散化和本地化的。采用4机系统进行的数字仿真结果表明,实施此方案能有效地提高发电机的功角稳定性。     

基于平衡降阶模型的多机系统非线性励磁预测控制

将预测控制与模型降阶技术相结合提出一种基于平衡降阶模型的多机电力系统非线性励磁预测控制方法,以解决最优励磁控制和传统比例积分微分励磁控制无法考虑系统复杂状态和控制输入约束的问题,并且降低非线性励磁预测控制高阶动态模型数值计算的复杂性。首先,利用经验Gramians 平衡降阶原理,对电力系统非线性动态模型进行降阶,以降低动态模型的维数。然后,建立基于降阶模型的励磁预测控制模型。以系统输入输出最小二乘残差向量为优化目标,以降阶动态模型作为等约束条件,以输出量、控制量的变化范围作为不等约束条件。利用内点法求解优化问题。最后,利用一个四机电力系统验证该预测控制方法的有效性,仿真结果表明：基于平衡降阶模型的多机电力系统非线性励磁预测控制器能够大大缩短优化计算时间,维持机端电压在定值附近,提高系统的稳定性。     

采用输出反馈方式的电力系统非线性励磁控制

现有的电力系统非线性励磁控制器多基于状态反馈设计,需要测量同步发电机的转子角和部分变量的微分,并且控制器以发电机相对转子角驱至参考值为控制目标,在系统的网络参数或运行方式变化时无法维持机端电压恒定。采用输出反馈的方式提出一种新的非线性励磁控制器设计方法。分别针对单机无穷大系统及多机系统,对系统的非线性数学模型提出了新的变换方法,将其转换为以机端电压偏差、角速度偏差和有功功率偏差为状态变量的不确定线性系统,进而应用一种基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）的鲁棒控制理论设计出控制器。该控制器不需要测量发电机转子角及任何变量的微分,不依赖于电力系统某个特定运行点,能适应系统网络参数与运行方式变化,较好地抑制扰动并实现机端电压调节功能。仿真结果验证了所得结论。     

多机电力系统Hopf分岔的在线控制

讨论了以负荷为参数的多参数空间中的电力系统Hopf分岔控制问题。电力系统中负荷的变化和控制决策的生成及实施(如投切电容器等)是在不同的时间尺度上进行的。前者是一个比较缓慢的过程,而后者是在一个较短的时间内完成的。通常情况下,在控制决策生成的一个小的时间尺度上系统负荷不会发生突变。基于上述事实,提出了一种以系统负荷为参数的Hopf分岔的在线控制方法,其原理为:当系统的平衡(运行)点接近Hopf分岔面时,直接计算与当前平衡(运行)点对应的Hopf分岔面的近似法向量,然后以近似法向量作为控制参数的调节方向对控制参数进行调节,以避免系统发生Hopf分岔。IEEE14节点算例验证了上述方法的有效性。     

基于模糊控制的多机系统中励磁与SVC协调控制

发电机励磁系统与SVC对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。文中采用模糊控制的思想,对发电机励磁和静止无功发生器SVC同时进行协调控制和调节。该方法是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础,将发电机励磁与SVC的协调控制策略转化为模糊规则的形式,从而实现了对多机系统的模糊控制。通过Matlab软件对三机系统进行数值仿真表明,与常规的AVR/PSS励磁控制器和PIDSVC控制器相比,以Δω、Δω为输入变量的模糊控制能更加有效的提高系统的暂态稳定性能,同时也说明了协调控制在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。     

全过程励磁控制对电力系统暂态稳定性的影响

为了充分挖掘励磁系统在提高电力系统暂态稳定性方面的潜力,文中研究和改进了暂态过程五阶段励磁控制策略,基于电力系统分析综合程序(PSASP)建立了全过程励磁控制模型,并将其应用到实际大规模电力系统中的多台发电机上。对四川电网及晋豫鄂特高压联络线近端不同故障情况下的仿真分析表明,全过程励磁控制能很好地降低故障后功角第1摆的摆幅,稳定电网电压水平,并由此对整个故障恢复过程起到积极作用,有效地提升电力系统的暂态稳定性。     

伪广义哈密顿理论及其在多机电力系统非线性励磁控制中的应用

传统的电力系统广义哈密顿(Hamilton)实现方法难以考虑转移电导的影响,提出伪广义哈密顿系统理论,在广义哈密顿实现方法的基础上通过构造新的李亚普诺夫(Lyapunov)函数,实现了一类非线性系统的直接镇定控制。推导出可保证系统渐近稳定的条件和判据,将考虑转移电导情况下的多机电力系统模型表示成为伪广义耗散哈密顿形式,采用阻尼注入和能量补偿的思想进行励磁控制器的设计,物理意义更为明确,并结合电力系统的运行特点,给出判断系统渐近稳定性的近似方法。3机电力系统的仿真结果验证了所提出方法的正确性和控制策略的有效性。     

交直流电力系统关联测量分散励磁控制

介绍了交直流电力系统关联测量分散励磁控制的建模方法和控制规律的求取, 所得控制规律既可以分散实现,又能保证全局稳定且性能最优.通过一个典型交直流电力系统(EPRI-36系统)的小干扰稳定计算和暂态仿真表明,关联测量分散励磁控制下的闭环系统在功角稳定性、电压调节精度以及小干扰稳定性方面均优于常规励磁附加PSS.从特征值比较看,关联测量分散励磁控制下的小干扰稳定性可以接近全状态量反馈控制时的性能.