并联双通道STATCOM附加阻尼控制抑制低频振荡研究

对于互联系统的弱阻尼问题,可以安装STATCOM的附加阻尼控制抑制低频振荡.文中比较不同运行方式下采用几种常用的控制信号时,传统STATCOM附加阻尼控制器阻尼振荡的效果.为避免采用单一控制信号时可能出现的问题,选取2种合适的信号作为输入信号,设计并联双通道STATCOM附加阻尼控制器.研究表明,与传统STATCOM附...     

考虑时滞影响的SVC广域附加阻尼控制器设计

本文提出了考虑时滞影响的静止无功补偿器(SVC)广域附加阻尼控制器的设计方法。以含有SVC的新英格兰电力系统为例,通过几何可控/可观度分析选择SVC的附加阻尼控制器的广域输入信号,采用留数法计算得出了其时滞补偿参数,随后采用时滞稳定性判据分析了含有SVC常规附加阻尼控制器的增益与闭环电力系统的时滞稳定裕度的关系,最后根据时滞稳定裕度结果确定了SVC附加阻尼控制器的增益。仿真结果表明,考虑时滞影响的SVC附加阻尼控制器既能够提高系统的阻尼特性,又具有一定的时滞鲁棒性。     

SVC阻尼控制附加信号选取的探讨

随着电力系统的不断壮大,低频振荡问题日益突出,其中区域间低频振荡更为严重而且较难使用传统方法进行阻尼控制.采用静止无功补偿器SVC附加控制来实现区域间振荡的阻尼控制.通过时域仿真,比较了不同附加输入信号在区域联络线潮流变化情况下的阻尼特性.研究表明,线路电流幅值是其中最为合适的附加控制信号.     

交直流互联系统区间振荡广域阻尼控制系统设计

针对交直流互联系统区间振荡问题,构建了基于特征值转移因子理论的统一协调广域阻尼控制方案。首先,提出了能够反映多维振荡模式转移关系的非负定特征值转移因子矩阵,推导了能够统一协调各直流附加控制器的最优控制输入向量。然后,根据特征值转移因子矩阵的特征,利用可控性指标选择合适的控制器落点,同时利用贡献因子优选反馈信号。对美国西部电网频域和时域仿真结果表明,广域阻尼控制系统能够有效协调多个直流附加控制器,统一将不稳定区域的多个振荡模式快速、平稳地转移到稳定区域,同时该系统在通信延时、信号缺失以及参数不确定性等情况下     

含风电场的互联电力系统辨识与广域时滞阻尼控制器设计

针对大规模风电的远距离输送以及大区域电网互联将面临的区域低频振荡问题,提出一种适用于风电场并网背景下的广域阻尼控制器设计方法.该方法利用增益调度思想将风电场平均风速划分为若干个控制区域,并逐一对每个控制区域进行系统辨识以及阻尼控制器设计,以解决风电场出力的不确定性造成的控制器失效的问题.提出了改进自回归滑动平均(ARMA)方法和自由权矩阵方法分别完成上述系统辨识以及控制器设计过程.含风电场的EPRI-8机36节点测试系统仿真表明:所提辨识方法克服了传统ARMA方法辨识精度不高的问题,所提控制器设计方法允许的时滞裕度优于传统线性矩阵不等式方法.所提的增益调度控制方法能满足风电场出力变化的实际情况,具有较高的实用价值.     

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。     

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。     

FACTS装置对含风电互联系统低频振荡特性分析

随着电力系统互联加强,风电并网容量的增加对电网的稳定运行影响越来越大。构建了以UPFC(Unified Power Flow Controller, UPFC)和SVC(Static Var Compensator, SVC)为代表的FACTS装置与含风电系统的数学模型。采用留数指标定位FACTS装置,设计了附加阻尼控制器(Additional Damping Controller, ADC)。基于IEEE 2区域4机互联系统,从特征根分析和时域仿真两个方面分析了FACTS装置对含风电互联系统低频振荡特性的影响。研究结果表明,加装附加阻尼控制器的FACTS装置能够维持母线电压以及发电机转速的稳定,增加互联系统联络线功率传输范围,抑制低频振荡引起的电网参数波动,改善了含风电电力系统的低频振荡特性。     

基于统计理论的含风电互联电网CPS研究

从统计学原理的角度研究了风电对我国互联电网CPS（Control Performance Standard）考核指标的影响机理。利用关键变量的数学期望对传统CPS计算公式进行变换,推导了用于定量分析的CPS考核指标计算公式。利用MATLAB／Simulink 建立两区域互联电网模型,仿真结果表明对CPS指标影响程度由低到高排列分别为正态分布、t分布、威布尔分布;随着风电并网容量持续增大,互联电网CPS考核指标的降低幅度也越大。     

应用于区域间低频振荡的SVC附加阻尼控制的研究

随着电网规模的不断扩大,采用传统的PSS难以抑制区域间联络线的低频振荡,限制了传输能力的提高.提出了采用静止无功补偿器(SVC)的附加控制来实现区域间振荡的阻尼控制,以机组变化的角速度偏差作为SVC阻尼控制信号,并在simulink中通过时域仿真,验证了具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡.     

山东电网广域阻尼控制系统设计与分析

针对山东电网,提出了一种广域控制系统的设计和分析步骤。首先,需要对山东电网进行振荡稳定分析;然后,用伪随机二元信号探测和预测误差方法对系统进行降阶辨识,根据降阶辨识得到的主模比和留数指标来分别选择反馈信号和控制器地点;最后,控制设计问题就转化为带约束的非线性规划,可对多个控制器参数进行协调和优化。用山东电网仿真数据对广域阻尼控制系统进行验证的同时,也分析了它对本地模式的影响。仿真结果表明,该方法在阻尼山东电网的区间振荡和提高传输容量上均有效。     

基于PSO的SVC附加阻尼控制器参数优化设计

提出了1种静止无功补偿器SVC附加阻尼控制器的PSO优化设计方法,建立了含SVC多机系统的类似单机无穷大Phillips-Heffron模型,并结合粒子群算法PSO,对SVC附加阻尼控制器的相关参数进行了优化设计。该方法以最优控制原理为基础,综合考虑了SVC附加阻尼控制器与励磁系统的性能,将控制器的参数设计转化为带有不等式约束的优化问题。此外,通过Matlab/Simulink搭建了2机测试系统,进行了仿真验证。仿真结果表明,当系统遭遇不同的故障和扰动时,所设计的SVC附加阻尼控制器均能很好地抑制系统低频振荡,提高系统的暂态稳定性。     

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...     

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.     

永磁直驱风电机组对系统功率振荡的阻尼控制

风电机组若具备常规发电机组对系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。本文首先分析了电网扰动时引起永磁直驱风电机组全功率变流器直流侧电压波动的原因,并提出了抑制直流电压波动的解决方案,以保证风电机组在稳定运行的前提下能快速对电网提供功率支持。其次,分别分析了永磁直驱风电机组通过有功、无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于有功、无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅能够提高永磁直驱风电机组的故障穿越能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,改善系统的阻尼特性。     

风电接入VSC-HVDC系统的附加频率控制

为了使风电场系统和电网系统能相互提供惯性支撑和进行频率响应,提出了一种换流站级的附加频率控制策略。该附加控制策略在风电场侧换流站(WFVSC)的定频率控制和电网侧换流站(GSVSC)的定直流电压控制中分别引入了频率-直流电压(f-Udc)下垂特性,人为的耦合两侧交流电网系统频率的关系,在不需要通信的条件下,实现了在事故期间可以灵活相互支援的目的,从而缓解了事故端系统调频的负担。最后在仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了风电场并网直流外送的模型,仿真结果表明所提附加频率控制策略增强了系统的惯性支撑水平和频率控制储量。     

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.     

基于广域测量系统的电力系统低频振荡抑制方法

随着电网互联规模的不断扩大,区域问的低频振荡成为威胁电力系统稳定运行的关键因素之一,而基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS)的发展和应用为在线辨识区间低频振荡模式成为可能.因而,研究区间低频振荡在线辨识算法已成为广域阻尼控制的理论依据.提出了一种改进的prony算法来在线辨识低频振荡模式,8机36节点仿真算例表明,该算法能够实现在线低频振荡模式辨识,根据辨识的结果配置PSS参数能够有效地抑制低频振荡.