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。     

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。     

采用本地信号的可控串联电容补偿神经网络逆系统控制方法

选取可控串联电容补偿(TCSC)上传输的有功功率作为被控量，本文提出了采用本地信号的TCSC神经网络逆系统控制方法。该方法基于较完整的TCSC非线性动态模型，实现了TCSC系统的精确线性化，同时所设计的控制策略适用于任意的电力系统结构。控制器的设计使用神经网络逆系统方法，使得所设计的控制策略不依赖于系统的精确模型和参数。针对两区域四机电力系统的仿真结果表明所设计的控制策略能达到直接控制TCSC传输功率，间接控制远端发电机功角的目的。     

多机电力系统中多台TCSC控制器间的交互影响研究

建立了多机电力系统中装设多台可控串补装置(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)时的扩展Phillips-Heffron模型.基于该模型给出了4机11节点测试系统中联合运行2台TCSC控制器时TCSC间存在交互影响的实例,指出处于多机系统同一电力区域中的多个TCSC控制器之间存在负交互影响的可能,在设计TCSC时应予以考虑,以使电力系统中多个FACTS控制器能协调运行.     

TCSC的最优配置

TCSC的投运能够有效地提高电力系统暂态稳定性,由于TCSC价格昂贵,安装数量受到限制.文中以特征分析法、相关因子和TCSC的H∞控制器作为工具,以系统稳定和H∞指标作为最优配置目标来实现TCSC的最优配置.在扩展的Anderson试验电力系统模型中进行仿真,结果表明此方法可以提高多机电力系统暂态稳定性.     

TCSC的最优配置

TCSC的投运能够有效地提高电力系统暂态稳定性,由于TCSC价格昂贵,安装数量受到限制。文中以特征分析法、相关因子和TCSC的H∞控制器作为工具．以系统稳定和H∞指标作为最优配置目标来实现TCSC的最优配置。在扩展的Anderson试验电力系统模型中进行仿真,结果表明此方法可以提高多机电力系统暂态稳定性。     

TCSC次同步谐振阻尼控制器设计

输电线路采用串联电容补偿存在引起电力系统次同步谐振的危险,TCSC常用来解决这一问题。基于提升系统电气阻尼的思想,设计了TCSC附加阻尼控制器,该控制器针对分模态控制方法存在的不足进行了改进。基于IEEE SSR第一标准测试模型的分析表明改进后的控制器能将系统在几乎整个次同步频段内的电气阻尼提高为正,从而消除了该频段内的SSR危险。     

用于抑制低频振荡的TCSC鲁棒控制设计

基于H∞鲁棒控制理论,提出了一种附加阻尼控制器的设计方法,对含有TCSC的单机无穷大系统,建立了状态空间方程,利用MATLAB工具箱求出H∞控制器传递函数。仿真结果表明,该策略具有良好的鲁棒性,能提高系统阻尼,有效地抑制低频振荡,提高了电力系统的稳定性。     

定子磁场定向感应电机无源性控制器设计

基于无源性的基本思想,选取定子磁通幅值作为系统的磁通控制目标,并借鉴间接定子磁场定向的控制方法,构建了一种新的基于定子磁场定向的感应电机(Induction Motor,简称IM)无源性控制器(Pacive Based Control,简称PBC).该控制器保留了IM无源性控制器优点,证明IM无源性控制器以定子磁通作为系统控制目标的设计方法是可行的,扩展了无源性控制器设计方法的应用领域.仿真和实验结果证明,该控制器是稳定且有效的.     

逆系统方法在TCSC稳定控制中的应用

简单介绍了基于坐标变换和反馈控制理论的一种反馈线性化方法－逆系统方法。运用逆系统方法将含可控串联补偿电容器（TCSC）的非线性电力系统线性化,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,将其与用微分几何法和用直接大范围线性化法设计的控制器进行了比较,结果表明它们具有相同的控制效果,即均能提高电力系统的暂态稳定性。     

抑制次同步谐振的可控串补线性最优控制器设计

首先基于单机无穷大系统的数学模型建立了包括可控串补的状态空间描述;然后根据线性最优控制理论,应用基于次时间最优控制的加权矩阵确定方法设计了单机无穷大系统的可控串补控制器。采用上述方法不仅可以准确、快速地设计出所需要的控制器,还可避免设计者的盲目试验。最后利用PSCAD/EMTDC仿真程序,通过对含可控串补的单机无穷大系统的暂态仿真验证了该方法的有效性。     

面向工程实际的TCSC底层阻抗控制仿真

TCSC的底层阻抗控制是整个装置实现与否的关键。本文从工程实际出发，充分考虑各个环节的实际情况．建立了符合实际的TCSC底层控制模型．并对其中的一些关键性技术问题进行了很好的解决。基于本模型的仿真对于实际工程具有较强的指导意义。本文还提出一套阻抗控制方法和晶闸管全触发方法．仿真结果证明．提出的控制方法切实可行．具有较好的工程意义.     

SEDC与TCSC联合抑制次同步振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)工作在调节模式时,可以连续调节线路串补度,从而改变次同步振荡的条件;此外,TCSC所产生的谐波频带非常宽,足以使次同步频率的信号通过,在某些情况下可能激发次同步振荡。因此,当系统中包含TCSC时,次同步振荡问题的研究尤为复杂。本文提出使用附加励磁阻尼控制器(SEDC)与TCSC联合运行抑制次同步振荡,分析了TCSC不同运行状态对次同步振荡产生的影响,针对TCSC的运行特性,分段设计了两组SEDC参数,并模拟实现了SEDC参数间的切换。结果表明:通过切换控制参数,SEDC获得了更好的鲁棒性,TCSC的安全运行范围大大增加。     

基于广域测量的滑模TCSC控制器设计

广域测量系统为电力系统实现网络化控制提供了新的解决方案。文章对基于广域测量信号的可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)系统进行了分析,建立了基于广域测量的TCSC系统模型。通过引入附加状态变量,将含有时滞的时滞系统转换为不含时滞的离散控制系统,并采用离散滑模控制的方法设计了状态反馈控制器,对克服控制器中的抖振问题提出了有效的解决方法。为验证所提出方法的有效性,对单机无穷大系统进行了仿真计算,表明该方法可以有效保持系统的稳定性。     

TCSC对电力系统次同步谐振的影响

以IEEE次同步谐振第1标准模型为研究对象,采用扫频和时域仿真相结合的复转矩系数法,从系统阻尼特性的角度分析了系统发生SSR的危险性,并用时域仿真法验证了该方法的正确性.在系统中加入TCSC,通过对电气阻尼特性的深入研究,发现在一定的条件下,TCSC使系统的电气谐振点发生了偏移,从而破坏系统发生SSR的条件;但是TCSC运行在较小导通角时,可能引起系统负阻尼频带加宽的现象,从而引起系统的次同步振荡,并通过时域仿真验证了该现象的危险性.讨论了TCSC的参数设计原则,使TCSC能够最大限度地提高对SSR的抑制能力.     

实时数字仿真系统(RTDS)在阳城-淮阴TCSC工程中的应用研究

在RTDS实时数字仿真系统上建立了包括阳城固定串补(FSC)和可控串补(TCSC)模型在内的阳城-淮阴输电系统的详细模型,并分别对该系统采用FSC方案和TCSC方案进行了实时仿真试验和比较.自主研发了1套能与RTDS实时仿真装置接口的TCSC综合控制试验装置,在RTDS平台上实现了内部控制和外部控制两种控制方式研究TCSC,即采用RTDS内部所提供的控制元件建立TCSC控制系统和采用自己研发的TCSC综合控制试验装置,并对这两种控制方式作了比较研究.     

多变量逆系统在协调控制中的应用

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机组励磁、汽门系统和可控串联补偿(TCSC)系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成3个独立的串行输入/串行输出(SISO)线性化积分型子系统,然后基于非线性系统理论设计了综合控制器.仿真结果表明,该控制策略实现了励磁控制、汽门调节和TCSC的动态解耦,应用该方法可显著提高电力系统的暂态稳定性.     

Fuzzy based damping controller for TCSC using local measurements to enhance transient stability of power systems

This paper proposes a local fuzzy based damping controller (LFDC) for thyristor controlled series capacitor (TCSC) to improve transient stability of power systems. In order to implement the proposed scheme, detailed model of TCSC, based on actual behavior of thyristor valves, is adopted. The LFDC uses the frequency at the TCSC bus as a local feedback signal, to control the firing angle. The parameters of fuzzy controller are tuned using an off-line method through chaotic optimization algorithm (COA). To verify the proposed LFDC, numerical simulations are carried out in Matlab/Simpower toolbox for the following case studies: two-area two-machine (TATM), WSCC three-machine nine-bus and Kundur’s two-area four-machine (TAFM) systems under various faults types. In this regard, to more evaluate the effectiveness of the proposed method, the simulation results are compared with the wide-area fuzzy based damping controller (WFDC). Moreover, the transient behavior of the detailed and phasor models of the TCSC is discussed in the TATM power system. The simulation results confirm that the proposed LFDC is an efficient tool for transient stability improvement since it utilizes only local signals, which are easily available.     

Selection of TCSC location for secured optimal power flow under normal and network contingencies

This paper focuses on the optimal power flow solution and enhancement of system performance without sacrificing the security of the system via optimal location and optimal sizing of Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) when the system is operating under normal and network contingency conditions. The paper presents a secured optimal power flow solution by integrating TCSC with the optimization model developed under normal and contingency cases. The optimization model developed in this paper is solved by using linear programming method. New indices called Thermal Capacity Index (TCI) and Contingency Capacity Index (CCI) are proposed for placing the TCSC at appropriate location under normal and network contingency conditions respectively. Once the location to install TCSC is identified, the optimal setting of TCSC is determined through the software code written in MATLAB. The proposed approach is carried out on 6-bus, IEEE 14-bus and IEEE 118-bus test systems and the simulation results are presented to validate the proposed method.     

可控串联补偿的滑模PID控制器设计

为抑制电力系统中可控串联补偿装置的非线性及外部扰动影响,文中应用直接反馈线性化方法和滑模比例–积分–微分(proportional-integral-differential,PID)控制理论,设计了可控串联补偿的新型非线性控制器。利用直接反馈线性化方法对非线性模型精确线性化,采用滑模变结构理论与常规PID的复合控制策略,设计的可控串联补偿控制规律简洁,易于工程实现且鲁棒性好。仿真结果表明,与传统的控制方式相比,滑模PID控制器能有效地阻尼系统振荡,提高系统的暂态稳定性,对运行点变化也具有较好的适应性。