电力系统广域阻尼控制与工程应用

弱阻尼区间低频振荡是制约互联电网区域间输电能力提高的因素。传统阻尼控制器的输入主要为本地信号,不能很好地反映区间振荡模式,对区间振荡模式的阻尼效果很有限。虽然阻尼控制器应用日益广泛,但低频振荡现象仍时有发生。基于广域测量系统的广域阻尼控制是解决区间振荡问题的有效措施,其系统结构、建模、输入信号和控制地点的选择、网络通信...     

采用广域测量信号的互联电网区间阻尼控制

在大型互联电力系统中，区间模式的低频振荡是限制传输能力的严重瓶颈之一，而经典阻尼控制(如PSS)因限于局部测量不能很好地解决这个问题。迅速发展的广域测量系统能在全网范围内精确测量和高速传递机组相对功角和角频率等量，使得采用广域测量信号构成全局性的区间阻尼控制系统成为可能，进而为提高互联电网的功角稳定性和传输容量提供了契机。文中在一个简单的2区4机电力系统中，研究了采用广域测量信号实现励磁控制器区间阻尼控制环节的设计原理、实现方法和仿真效果，说明了基于广域测量系统的区间阻尼控制能有效抑制区间低频振荡和提高互联系统的传输容量，而且可工程实现。同时就设计适用于复杂电力系统的广域阻尼控制系统提出了一些关键性理论和实际问题，以供进一步深入研究。     

基于模糊控制的广域阻尼控制器设计

针对互联电力系统低频振荡问题,提出了一种用广域反馈信号作为附加稳定信号的励磁控制器的设计方法。广域信号传输存在的通信时滞用模糊控制方法进行补偿。描述了确定模糊推理规则的方法,首先分析模糊逻辑控制器的输入量和理想输出量,根据输入量和输出量之间的关系确定模糊论域、隶属度函数和模糊推理规则,从而建立模糊逻辑控制器。用Matlab/Simulink软件对4机2区域系统进行仿真,测试模糊广域阻尼控制器性能。仿真结果表明,所设计的控制器能补偿通信过程中存在的较大时滞,增加互联电力系统阻尼。仿真结果验证了模糊控制具有较好的鲁棒性和适应性。     

采用广域测量信号的互联电网区间阻尼控制

在大型互联电力系统中，区间模式的低频振荡是限制传输能力的严重瓶颈之一，而经典阻尼控制（如PSS）因限于局部测量不能很好地解决这个问题。迅速发展的广域测量系统能在全网范围内精确测量和高速传递机组相对功角和角频率等量，使得采用广域测量信号构成全局性的区间阻尼控制系统成为可能，进而为提高互联电网的功角稳定性和传输容量提供了契机。文中在一个简单的2区4机电力系统中，研究了采用广域测量信号实现励磁控制器区间阻尼控制环节的设计原理、实现方法和仿真效果，说明了基于广域测量系统的区间阻尼控制能有效抑制区间低频振荡和提高互联系统的传输容量，而且可工程实现。同时就设计适用于复杂电力系统的广域阻尼控制系统提出了一些关键性理论和实际问题，以供进一步深入研究。     

广域电力系统稳定器阻尼控制系统综述及工程应用展望

广域电力系统稳定器(PSS)阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡最直接有效的方法。文中综述了国内外的相关研究成果,针对广域PSS控制系统的各个环节进行了深入探讨,包括系统分析建模、反馈信号和控制点的选择、时滞及其稳定性分析、控制器设计等。文中指出非线性分析及建模,尤其是基于量测的Prony分析法更适用于复杂的电力系统;在广域反馈信号选择方面,主模比指标法较为合理,但在工程应用中还要依据实际情况考虑;特征根法及其优化算法可以快速对复杂电力系统的时滞稳定域进行求解,在时滞处理方面,时滞补偿法较时滞不敏感鲁棒控制更易实现且效果较佳;此外,在线自适应参数控制由于可以适应和跟踪系统的变化,较离线设计效果更佳。针对复杂电力系统的广域PSS研究中所面临的研究课题进行了展望,并指出了未来广域PSS工程应用中面临的一些问题,如算法实时性、系统投切时机选择、防误逻辑等。     

南方电网广域阻尼控制系统及其运行分析

广域控制是新一代大电网调控技术的发展方向.南方电网公司为提升区域间振荡阻尼,研发并安装了广域阻尼控制系统.该系统由位于6个500 kV站点的相量测量单元(PMU)、位于2个直流整流站的控制子站、位于总调的控制中央站以及广域控制和高压直流(HVDC)输电系统的接口组成,利用2回大容量直流的调制来改善电网动态稳定性.文中介绍了广域阻尼控制系统的设计思路、总体概况、系统的开环试运行情况,详细分析了2次闭环大扰动试验的结果.运行与试验表明该系统完全达到了增强区域间振荡阻尼的设计目的.     

广域阻尼控制延迟特性分析及其多项式拟合补偿

基于广域测量系统(WAMS)的互联电网区间阻尼控制能够有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量.采用远方反馈信号的广域阻尼控制系统需要解决的工程问题之一是研究数据传输过程中引入的延迟对控制性能的影响及其补偿方法.文中根据我国部分WAMS工程的通信延迟实测数据分析了WAMS延迟的特点,并针对广域阻尼控制设计了基于多项式拟合的预测方法补偿滞后的远方反馈信号.以一个典型的2区域4机系统为例研究了不同延迟条件对阻尼控制的影响和补偿效果.仿真表明:所提出的延迟补偿方法能够在一定延迟范围内有效地维持采用远方反馈信号的广域阻尼控制效果,为其工程应用奠定了基础.     

考虑时延影响的互联电网区间阻尼控制

采用广域信息可有效地提高大型互联电力系统的动态性能。在这个过程中,信号传输和处理的时间延迟不可忽略。文中利用留数矩阵确定广域控制回路;采用Pade逼近法近似广域信号时间延迟,并写成状态空间形式,使系统变为不显含时延项的控制系统;设计了区间阻尼控制器,分析了时延对其性能的影响,并应用线性最优方法确定其反馈控制参数。两区四机系统上的仿真结果说明了考虑时间延迟的情况下,应用线性最优方法来确定区间阻尼控制器的反馈控制参数,能有效抑制区间低频振荡,提高互联电网的稳定性。     

广域阻尼控制的时滞影响分析及时滞补偿设计

基于相量测量单元技术的广域测量系统使得电力系统向广域监测与控制的方向发展.在这个过程中,信号传输和处理过程中时滞的影响不容忽视.特征值分析表明,时滞τ的影响可以转化为与角频率ω相关的相位滞后和与衰减因子σ相关的增益放大,从而对闭环系统的区间模式阻尼和系统稳定性产生影响.文中利用相位超前/滞后模块和增益调节模块,构成时滞补偿环节,以消除时滞的影响,保证系统的稳定性.通过等值两机系统上的时域仿真,对不同时滞条件下的区间模式阻尼和补偿效果进行了研究.结果表明,所设计的时滞补偿环节能够在一定时滞范围内有效地维持采用远方反馈信号的阻尼控制效果,具有一定的工程意义.     

计及反馈信号多时滞特性的广域阻尼控制

广域测量系统是由多种通信媒质组成的复杂网络系统。由于不同通信媒质和装置的通信延迟时间各异且具有随机性,闭环电力系统在数学上是一个典型的非线性、多时滞且变时滞的动力系统。文中首先将非线性多时滞的系统模型线性化为线性多时滞的模型,然后分析了线性多时滞系统的稳定时滞域的拓扑性质,最后根据其拓扑性质设计了对时滞的异步变化不敏感的广域阻尼控制器。时域仿真结果表明:对于2区4机系统,当区内通信和区间通信分别具有不同时滞及其随机性的情况下,所设计的控制器仍能有效阻尼区间联络线上的低频振荡。     

山东电网广域实时动态监测系统

介绍了基于同步相量测量技术的山东电网广域实时动态监测系统,它首次在国内使用国产"北斗一号"卫星导航系统为PMU提供备用授时信号,并采用可观性分析和同调性分析结合的方法,从理论上提出布点方案,对电网进行布点规划。详细介绍了系统的构成、主要功能和特点,并对其发展前景进行了展望。     

Contribution Factors Based Optimal Selection of Wide-area Signals for Power System Damping Control

Abstract—Common wide-area signal selection methods hardly guarantee the control effect of a closed-loop system. In addition, signals selected by these methods could not adapt to different types of controllers and have poor robustness against system uncertainty. Addressing these problems, an optimal signal selection method based on the contribution factor is proposed in this article to improve the damping effect of feedback signals. First, the damping effect of different feedback signals on eigenvalues of closed loops is quantified by the interval extension theory and perturbation theory. On this basis, the concepts of the contribution factor and contribution factor sum are proposed. Then optimal signals are chosen due to the contribution factor sum, which indicate the overall damping effect. Time-domain and frequency-domain simulation results of an IEEE 4-machine 11-bus test system and an IEEE 16-machine 68-bus test system demonstrate that the proposed optimal signal selection method is capable of coordinating different supplementary controllers and different control laws. Furthermore, the damping ratio of the system is significantly improved using the selected feedback signals with the similar effect of using all signals. Meanwhile, the proposed method is verified to show robustness against uncertainties in the system operation mode.     

基于开关控制的电力系统广域阻尼控制器

研究了广域阻尼控制器以改善互联电力系统的阻尼和动态稳定性,提出了发电机励磁系统的广域控制算法。该算法用开关控制实现来自远方发电机的转速反馈控制,且考虑了通信时滞。该算法能减小通信时滞的不利影响。励磁系统的广域阻尼控制器以该算法为基础且包含超前-滞后网络。通过4机2区域系统的三相短路故障的数字仿真,测试了该广域阻尼控制器的性能。仿真结果表明,该广域阻尼控制器能改善互联电力系统的动态稳定性。     

并网型双馈式风力发电系统广域阻尼控制器设计

随着接入电力系统的风电规模越来越大,风电场发出的电能需要经过远距离输送到负荷中心.由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡.为此,设计了广域阻尼控制器以有效抑制双馈风力发电系统并网带来的互联系统的低频振荡问题.首先,建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态...     

WAMS在电力系统分析和控制中应用的新进展

基于PMU/APMU的广域测量系统WAMS的出现,主要源自电力系统安全稳定控制对于量测量在时间上同步以及监控范围在空间上广域的需求。为提高电网安全稳定监控水平,利用综合法、分析法归纳和分析了暂态稳定预测及控制、静态电压稳定控制和基于轨迹的暂态稳定分析方法的最新进展。研究表明,采用相对功角或角速度判别系统的暂态功角稳定性并实施控制策略,能很好反应系统电力系统本质及运行情况。