采用广域测量信号的2级PSS控制策略

提出电力系统稳定器（PSS）的输入信号由本地测量信号和广域测量信号组成,从而构成2级PSS控制。本地测量信号采用本地发电机角频率,广域测量信号分别采用联络线功率和区间相对角频率。分析表明广域反馈具有相位稳定的特点,可以根据参与因子和传递函数留数选取广域测量信号,通过模式辨识进行2级PSS控制,抑制区间低频振荡。2区域电力系统上的仿真结果表明,2级PSS控制能有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量,适用的频率范围广。     

基于混合特征值灵敏度的广域PSS设计

为抑制互联电力系统的低频振荡,提出了基于混合特征值灵敏度的广域PSS设计方法。介绍了混合特征值灵敏度的概念,然后根据模式—机组的关联特性,采用反馈信号机组和控制机组相分离的设计思想,提出采用混合特征值灵敏度的幅值指标选取控制机组,根据模态等值选取广域反馈信号,最后根据特征值灵敏度的相角指标对两层式结构的广域PSS进行参数设计。IEEE39测试系统上的仿真结果表明,基于模式—机组关联特性的灵敏度指标设计的广域PSS能够有效抑制电力系统的区间低频振荡,提高互联系统的传输容量,提高系统的小信号稳定性。     

基于多信号在线辨识的广域PSS协调设计

对系统广域信号进行辨识设计广域电力系统稳定器(PSS)不仅能克服电网规模和数学模型阶数的限制,而且不受到元件模型和参数准确度以及运行方式的影响,便于开展多PSS的在线协调设计。文中提出基于多信号Prony算法在线辨识的广域PSS设计方法。该设计方法是通过对系统中各发电机组施加给定的激励信号,利用多信号Prony算法辨识出系统降阶模型及相应的留数矩阵;依据得到的留数矩阵计算各发电机组的综合可控性指标和综合可观性指标,选取控制机组和反馈信号;最后利用极点配置方法设计广域PSS参数。仿真示例和实时数字仿真器(RTDS)试验证实了所提出方法的可行性和有效性,对于多PSS的在线协调设计具有重要的工程意义。     

基于辨识和留数的发电机广域附加阻尼控制器设计

发电机广域阻尼控制器（Wide-area Power System Stabilizer,WAPSS）采用对区间低频振荡模式具有强可观性的广域区间信息作为反馈信号。广域信息的引入,使得被控对象为高阶复杂电力系统,基于单机无穷大系统的传统PSS设计方法不再适用。提出了一种基于辨识和留数的发电机广域阻尼控制器设计方法,首先利用辨识方法得到被控电力系统的降阶模型,然后根据降阶模型的留数得到发电机广域阻尼控制器的参数,避免了复杂的矩阵方程求解,简化了设计流程。基于该方法设计的WAPSS控制效果在中国南方电网系统得到了仿真验证,仿真结果表明,该方法设计的WAPSS能有效阻尼区间低频振荡,提高系统稳定性。     

采用广域反馈信号的电力系统稳定器投运条件

电力系统低频振荡阻尼控制是目前广域闭环控制的研究热点,其中采用广域反馈信号的电力系统稳定器(PSS)是主要控制方式之一。广域PSS的投运条件是运行人员主要关注的问题之一,但目前鲜有相关研究。文中以实际工程应用为背景,提出了广域PSS的"退出""投入"和"激活"3种运行状态及相互转换关系;同时提出了广域PSS的3个激活条件,包括本地功率、爬坡和频率条件,分别对应本地控制机组出力改变、非本地机组出力改变和非低频振荡频率的系统振荡3种特殊系统运行状态,以针对这些特殊状态确定广域PSS是否投运。随后的RTDS硬件在环测试结果表明,激活条件与运行状态切换相结合的广域PSS投运条件可有效保证其不起坏作用。广域PSS投运条件的研究及测试结果将为今后采用广域反馈信号的PSS在实际工程中的应用提供参考价值。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制北大核心

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

互联电力系统低频振荡的广域Prony分析

基于广域测量系统及机电扰动的传播特性提出了低频振荡模式辨识新思想:在各供电区域选择一台发电机,在某一时刻同时在其机端施加一个小扰动,然后同时对每个区域的发电机电功率信号进行Prony分析,依据振荡的幅值可准确得出所有机电振荡模式.采用基于Prony分析的留数法可得到各发电机对振荡模式的参与程度.基于此提出低频振荡的广域Prony分析方案,由数据预处理、模型阶数选取、振荡模式分析、模式留数分析、预测分析等模块构成,可准确辨识出低频振荡所有模式、确定阻尼控制器的选取和PSS最优安装地点,同时可为电力系统的紧急控制提供必要的预测数据.     

采用广域测量信息反馈的广域PSS参数设计

根据互联电网区间振荡的特点,可将参与振荡的机群按各自的"部分惯性中心"等值为两机系统.文中首先推导了等值两机系统的电磁转矩务数,为区间振荡模式的电磁转矩分析奠定了理论依据.在此基础上提出了双通道反馈结构的广域电力系统稳定器(PSS),并采用建立在同步转矩及阻尼转矩概念上的扩展相位补偿法,进一步推导了反映广域反馈信号与本地反馈信号之间关系的传递函数,然后进行相量坐标映射变换,最后系统研究了广域PSS的参数设计.仿真结果表明:它能有效抑制系统的区间低频振荡,提高系统的小信号稳定极限,与其他稳定器设计方法相比,能够进一步改善系统阻尼特性.     

含风电的互联电力系统时滞相关稳定性分析与鲁棒阻尼控制

针对大区电网互联和风电接入互联电力系统后面临不同区域电网间的低频振荡问题,提出一种利用广域测量信号来增强互联电力系统区域间功率振荡阻尼的设计方法。基于自由权矩阵方法表示牛顿–莱布尼茨公式,公式可以由线性矩阵不等式进行求解,可以克服利用固定权矩阵带来的保守性。在利用自由权矩阵方法推导得到的时滞相关稳定性判据基础上,设计了广域时滞状态反馈控制器。结合状态观测理论设计了一种新型广域时滞输出反馈控制器。采用平衡截断技术对原系统和控制器进行降阶,实现了对互联电力系统的广域时滞阻尼控制。基于新英格兰测试系统建立了含风电接入的互联电力系统研究模型。时域仿真表明,所提出的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼系统区间振荡。     

水电机组PSS干扰问题的分析及解决措施

水电机组加装电力系统稳定器PSS,经常受到干扰信号影响而无法正常投运。本文首先从水电机组的机械部分和水力部分找出可能存在的干扰信号源,其后采用时域仿真和理论分析方法,对干扰信号与PSS的相互影响进行了研究。研究发现,PSS对于干扰信号所引起功率共振振荡虽然不能全面平息,但可以减小振荡幅值,扰动消失后保证系统快速恢复稳定。最后提出抑制和剔除干扰信号的措施,为现场水电机组正常投运电力系统稳定器PSS提供参考。     

Knowledge domain states mapping concept for controller tuning in an interconnected power network

This paper presents novel power system stabilizers (PSS) tuning approach with particles swarm optimization (PSO) driven knowledge domain states mapping for multi area power system. Tuning of PSS parameters has been done by PSO technique offline at different operating conditions as load dynamics change. The objective function for PSS parameters tuning is integral time multiplied by absolute error (ITAE). The sets of tuned parameters at different operating conditions thus obtained are termed as knowledge domain. The process is viewed as knowledge domain mapping. The dynamical system response has been linked with states, and if there is any violation from desired limits, control action is initiated and thus retuned control parameters obtained straight away from the respective knowledge domain helps to provide quick response and precise damping of signals of interest. Proposed concept also demonstrates that if one controller (PSS) fails to stabilize the system at certain operating condition then another controller (UPFC) connected in the system acts as supplementary controller in automation which assists PSS functioning and thus entire system operation improves by way of modulating the signal dynamics at interface points which quickly damps oscillations. The system study has been performed on a sample six area power systems comprising of UPFC connected between area two and three and PSS to all areas. The proposed concept demonstrates auto tuning of PSS for quick oscillation damping as the operating conditions change and also under situations of PSS failure due to relatively larger perturbation, UPFC acts as supplementary controller by assisting the entire system PSS to recover ensuring stability.     

电力系统扰动后稳态频率预测快速算法

研究了基于广域量测系统的电力系统频率稳定分析直接法的精度和复杂度,提出了电力系统扰动后稳态频率预测快速算法。利用电力系统仿真软件PSS/E对IEEE50机改进测试系统进行了仿真试验,比较了不同负荷模型方案对系统扰动后稳态频率的影响。通过蒙特卡洛法求解实现了所提出的快速算法,它利用扰动后瞬间的广域量测数据,快速预测出系统扰动后的稳态频率。预测的稳态频率与PSS/E仿真得到稳态频率相比很接近,表明该快速算法求解速度快,精度高。     

电站系统中PSS与SVC联合运行的稳定分析

针对电力系统装置相互协调运行问题,对配有PSS的励磁发电机与SVC联合运行的系统,分析了其数学模型,研究了电力系统稳定器(PSS)与静止无功补偿器(SVC)在工厂用电系统近距离联合运行中的交互影响问题,指出了在两者同时运行的情况下SVC控制器的设计需要考虑PSS放大倍数的影响。并提出了设计SVC的比例积分系数和PSS超前滞后环节以及线性二次高斯最优控制方法,动态特性仿真表明可以提高工厂用电系统SVC和PSS的稳定性。最后通过对系统仿真计算从而对理论方法进行了验证。     

基于Prony方法的电力系统振荡模式分析及PSS参数设计

Prony分析是获取系统振荡模式的一种非常有效的分析方法,它可以通过给定输入信号下的响应直接估计系统的振荡频率、阻尼、幅值和相对相位。文章介绍了基于Prony分析的电力系统等值线性模型的辨识方法,对传统的Prony方法进一步扩充,考虑了输入信号对输出信号的影响,得到了系统的传递函数,并根据其相应留数,采用留数方法对电力系统稳定器(PSS)进行了参数的协调配置。两个算例的仿真结果证明了该方法在系统振荡模式分析和PSS参数设计中的有效性。     

正交频分复用前置编码技术在宽带电力线通信中的应用

基于正交频分复用(OFDM)的概念,提出在宽带电力线通信(PLC)中应用前置编码改进常用编码OFDM的新技术;在分析常用编码OFDM技术应用于宽带电力线通信时存在的缺点的基础上,给出了具体的前置编码方案;还在实际低压电力载波通道模型上对这两种技术进行了宽带电力线通信模拟仿真实验,仿真结果表明,应用前置编码OFDM技术可显著减小传输信号的误码率,并可简化基于常用编码OFDM技术的通信系统实现的复杂性.     

基于微粒群优化算法的最优电力系统稳定器设计

传统电力系统稳定器的性能受其参数影响很大,为提高电力系统机电暂态模型的阻尼,文中提出了一种优化电力系统稳定器参数的新方法。该方法以两个特征值基目标函数为基础,采用改进的微粒群优化技术对电力系统稳定器进行参数优化。特征值分析和非线性仿真结果表明,经过参数优化的电力系统稳定器能有效抑制本地和区域间振荡,提高系统的鲁棒性。     

基于GATS混合算法的PSS与SVC控制器参数设计

随着电力网络规模的扩大,电力系统优化问题日益复杂,故提出了一种采用遗传禁忌GATS混合优化策略对电力系统稳定器PSS和静止无功补偿器SVC附加线性稳定控制器进行参数协调优化的设计方法。该方法结合遗传算法GA和禁忌搜索算法TS各自的优点,将禁忌搜索引入到遗传算法的变异操作,改进了遗传算法的变异算子,具有比常规遗传算法更强的局部搜索能力。在10机新英格兰电力系统上对该优化方法进行了测试。特征值分析表明,该设计方法能有效地将多种不同运行方式下系统的特征根移到复平面目标函数限定的区域内,保证了小扰动稳定性控制的鲁棒。同时还对不同优化方法的收敛性及计算时间进行了比对,结果表明遗传禁忌混合策略的性能优于常规遗传算法以及遗传模拟退火混合优化策略。     

新疆电网电力系统稳定器设计与仿真

采用传统频域方法进行电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)参数设计时只考虑本机组的运行,忽视了电网的整体运行情况。为此,文章基于降阶选择模式分析法对PSS参数进行优化,形成了系统的降阶状态方程。通过计算状态方程特征根与状态变量的相关性及灵敏度,确定了PSS的配置点。文中的方法不必计算系统全部特征根,所需的计算时间较少。针对新疆实际电网,文章还进行了PSS参数设计,确定了PSS的安装地点及安装机组,仿真结果表明文中的PSS抑制振荡的效果良好,验证了文中方法的正确性和有效性。