跟踪COI思想应用于多机系统励磁控制

针对多机电力系统,提出了发电机功角和频率以动态跟踪系统惯量中心（COI）为目标的励磁控制思想。在该思想下,各发电机的功角按一定距离动态追踪系统COI功角的变化,而各发电机的频率则动态追踪系统COI频率的变化。相比于当前绝大多数以原运行点为发电机调节目标的控制思想而言,文中所提出的思想的主要特点在于它是利用系统的动态COI信号来将各发电机拉向同步,系统将根据实际情况稳定于某一可接受的频率,而不是局限于工频。在相同的发电机模型基础上,建立了2种不同思想下的控制系统模型,并给出了采用相同方法设计的鲁棒控制器。最后采用2区4机系统进行了动态仿真,以比较这2种鲁棒控制器以及自动电压调节器＋电力系统稳定器（AVR＋PSS）励磁系统在提高电力系统暂态稳定性方面的控制功效。     

SSSC与励磁的非线性变结构协调控制器设计

在非线性控制理论和变结构控制理论的基础上,设计了静止同步串联补偿器与发电机励磁的协调控制器,该控制器考虑了SSSC直流侧电压稳定和输电线路的有功功率,以维持发电机的功角稳定。仿真结果表明：该协调控制器能够有效地控制输电线路的有功功率、并且显著地改善了系统的暂态稳定。     

提高电力系统稳定性的直流附加阻尼与发电机励磁非线性协调控制

直流附加阻尼控制通常是利用有功功率或频率进行调制,控制目标单一,且不考虑与励磁控制的协调,导致有些情况下不能取得满意的控制效果。为此,该文提出一种协调直流附加阻尼和发电机励磁的微分代数多目标全息反馈非线性控制方法。该方法通过合理确定目标函数并由目标函数构建符合Brunovsky标准型的多目标方程,将非线性空间控制问题转换到线性空间设计;通过对目标函数求导数建立线性空间控制律和非线性空间控制律的等效映射,从而实现对非线性系统目标量的镇定,使其以良好的动态性能达到期望的稳定运行轨迹。将该方法应用于典型四机两区域交直流混合输电系统,设计直流附加阻尼和发电机励磁的非线性协调控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在负荷扰动或发生严重短路故障时,均能够通过快速功率和励磁控制稳定系统功角、频率和电压,有效提高系统的稳定性和控制鲁棒性。     

南方电网直流暂态稳定控制策略的设计与实现

针对交直流大电网暂态功角稳定控制问题,基于控制直流功率加快耗散系统暂态能量的机理,研究提出了有效的直流暂态稳定控制策略并进行了工程应用探索。提出了直流功率作用系数指标,并通过系统暂态能量函数分析,论证了直流功率作用系数在广域频率信号集成和直流稳定控制设计中的关键作用。围绕南方电网云广特高压直流暂态稳定控制器的设计和实施,详细介绍了广域量测信号的选择和直流功率控制幅度的设置过程。在南方电网的大规模RTDS数模混合仿真平台上进行的控制装置实测试验表明,所设计的暂态稳定控制器可以明显抑制系统大扰动后的功角振荡,有效提高云广交流断面的暂态稳定极限输电能力。     

多馈入直流输电系统的辅助协调控制设计

直流功率调制是一种具有巨大潜力的电力系统控制措施.当交直流系统受到大扰动时,利用直流系统的短时过载能力,快速调制直流系统注入交流系统的有功功率,弥补暂态过程中送、受端的有功功率不平衡,提高系统的暂态功角稳定和频率稳定.为满足功率调制工程方面的需求,设计了辅助功率/频率控制系统,详述了其协调控制策略及运行方式、具体结构....     

基于Bang-Bang控制的直流大信号暂态稳定控制器研制

为了利用直流大功率快速可控的特性来提高电力系统暂态稳定性,设计了基于Bang-Bang控制的直流大信号暂态稳定控制器,包括控制策略的设计和关键参数的选择。详细分析了暂态过程中换流母线电压和系统短路比对直流功率提升能力的影响,提出了直流暂态稳定控制的功率阈值选取原则。在三机系统模型中研究了直流功率控制的上升/回降速率和死区阈值的选择对控制性能的影响。在南方电网直流控制保护详细模型中测试了暂态稳定控制器的控制效果,结果表明:同一运行条件下,当无控制器投入时,系统会出现暂态功角失稳;当在±800 k V楚穗直流中加入控制器后,系统能保持暂态功角稳定,验证了控制器能有效提高系统的暂态稳定性。     

多区域交直流互联系统的频率稳定控制

电力系统频率稳定性是衡量交流系统是否安全稳定运行的一项重要指标。当互联网交流系统遭受较大的负荷突变时,系统频率受到扰动会产生区域间的频率振荡。为抑制交流系统的频率振荡,根据交直流系统中直流传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点,提出了将传统的负荷/频率控制（LFC）和直流功率调制进行协调控制的方案,并采用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论相结合的方法设计了直流功率调制控制器。对一个典型的三区域交直流并联系统进行数字仿真,结果表明,该协调控制方案一方面利用直流功率的快速调节抑制了区域间的频率振荡和功率振荡,有效地降低了负荷变化时频率的最大偏移,另一方面利用传统的LFC消除了频率的稳态误差。     

多区域交直流互联系统的频率稳定控制

电力系统频率稳定性是衡量交流系统是否安全稳定运行的一项重要指标.当互联网交流系统遭受较大的负荷突变时,系统频率受到扰动会产生区域间的频率振荡.为抑制交流系统的频率振荡,根据交直流系统中直流传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点,提出了将传统的负荷/频率控制(LFC)和直流功率调制进行协调控制的方案,并采用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论相结合的方法设计了直流功率调制控制器.对一个典型的三区域交直流并联系统进行数字仿真,结果表明,该协调控制方案一方面利用直流功率的快速调节抑制了区域间的频率振荡和功率振荡,有效地降低了负荷变化时频率的最大偏移,另一方面利用传统的LFC消除了频率的稳态误差.     

海上风电VSC-HVDC系统的直接功率控制

为了解决传统直接功率控制存在开关频率不恒定问题,该文提出了一种适用于海上风电场并网的电压源型高压直流输电系统的改进直接功率控制。该方法在推导电压源型高压直流输电系统αβ坐标系下离散化数学模型的基础上,结合虚拟磁链定向、瞬时功率理论和空间矢量脉冲宽度调制,针对电压源型高压直流输电系统设计了相关的离散化控制器。风电场侧采用定有功功率和无功功率,电网侧采用定直流电压和无功功率,实现直流电压稳定以及有功、无功功率的解耦。在Matlab/Simulink构建的离散模型基础上,对有功、无功等工况进行了仿真分析。仿真结果验证了该方法的有效性和可行性,为海上风电场电压源型高压直流输电系统提供一种可行的控制方案。     

基于PMU的多馈入交直流系统的分散协调控制

针对广域多馈入交直流系统,为充分利用直流线路的快速调节能力以改善系统稳定性,提出一种分层分散鲁棒自适应控制方案。基于相角测量装置(PMU)测量单元,协调控制器在线确定并传送故障后动态平衡点到直流线路控制器,直流线路控制器以此故障后动态平衡点为控制目标。采用非线性递推方法推导了基于PMU的多馈入交直流系统的非线性鲁棒自适应分散协调控制规律,并设计了以动态平衡点和PMU实时测量的发电机功角信号为输入的直流线路附加功率控制器。最后通过3机2条直流的测试系统验证了该控制方案的有效性。     

交直流联合输电系统的鲁棒稳定控制器设计

研究了交直流联合输电系统(AC/DC)的模型和鲁棒控制问题。综合考虑AC/DC系统交、直流部分的动态特性及其实际电力系统中各发电机组的阻尼系数和惯性时间常数的不同性,提出了一类五阶非仿射非线性的控制模型。针对该系统模型的特点,引入相应的鲁棒控制策略,设计了系统的鲁棒线性控制器,通过对直流系统换流器触发角的控制,实现系统稳定和对外界干扰的抑制。仿真结果验证了提出控制策略的有效性和实用性。     

HVDC模糊协调阻尼控制器的设计

分析了区间振荡和暂态能量函数的关系,通过削减系统的区间振荡暂态能量为控制目标来制定阻尼控制策略,设计了高压直流(HVDC)模糊逻辑协调控制器,以提高交直流并联电力系统动态稳定性水平.该控制方案不需要精确的模型参数,充分考虑HVDC系统整流侧直流电流调制和该侧发电机的励磁控制特性,通过模糊规则去协调两个控制系统,实现对系统低频振荡的有效抑制.仿真结果表明,该控制器能有效提高交直流并联系统的动态稳定性水平.     

交直流互联系统鲁棒自适应直流功率调制

设计了应用于交直流互联电力系统的直流功率调制的非线性鲁棒自适应控制器。该控制器基于驱动各互联区域电网的惯量中心至统一平衡点的设计思想，采用广域测量系统的全局信号，用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。采用反步法设计的自适应鲁棒控制规律使控制器对未知参数具有自适应性，对模型误差、扰动和平衡点变化具有较强的鲁棒性。仿真结果表明，与传统的线性直流功率调制控制器相比，该控制器对联络线的功率振荡具有优良的阻尼性能，可显著提高输电极限，而且能很好地适应运行点的变化。     

一种利用VSC-HVDC提高发电机阻尼的新控制策略

在交直流混合输电系统中,可以利用直流系统的功率调制来提高交流系统的运行稳定性。文章在建立含有VSC-HVDC的交直流混合输电系统模型的基础上,提出了一种新的VSC-HVDC混合功率调制方法来提高发电机阻尼,该方法利用Bang-bang控制原理设计混合调制信号,并将其加入到常规的PI调节器中。仿真结果表明,加入混合调制信号可以增强系统的阻尼并有效地抑制振荡,能够改善系统在各种扰动下的动态性能。     

基于多状态Markov模型和逆最优理论的HVDC附加控制器

高压直流输电(HVDC)的附加控制器可以显著改善交直流混联系统的稳定性,但电力系统在随机大扰动下呈现出连续时间动态和离散事件相互作用的混杂特性,使得基于系统固定工况的传统建模方法无法全面描述系统的运行状态。针对此问题,提出了一种基于多状态Markov模型和逆最优理论的HVDC附加控制器。首先建立了多区域交直流混联系统的多状态Markov模型,在此基础上,提出了交直流混联Markov系统的逆最优反推控制策略,该策略将非线性系统最优控制问题转化为渐近稳定控制律的求解问题,不仅能够确保随机扰动下系统的鲁棒稳定性,还解决了具有非线性特性的系统全局优化问题,同时也避免了求解HJI偏微分方程,使控制策略易于工程实现。在选择控制参数时,以设备停运率替代Markov系统的状态转移率,因而可在满足系统多状态特性的同时,避免由于实际系统运行方式的复杂性给控制策略的实现带来的困难。仿真结果表明,与传统的控制器相比,所提的HVDC附加控制器能显著提高交直流混联系统的暂态稳定性。     

交直流电力系统非线性鲁棒直流调制控制器设计

随着“西电东送、全国联网”战略的实施,大区之间通过交直流并列运行输电系统实现电网互联。性能优良的直流调制控制器可以快速有效地调节直流联络线的输送功率,减轻交流输电系统的暂态输电压力,以提高交流系统的动态性能。以交直流并列电力系统为研究对象,采用基于扩张状态观测器的动态反馈线性化方法,将系统的非线性数学模型动态补偿为一个伪线性系统,然后利用线性鲁棒H∞理论进行控制器综合。仿真试验表明,当交流联络线发生三相短路故障时,给出的控制器能够有效抑制两侧交流系统的功角振荡,且对于系统不确定性表现出良好的鲁棒性,从而使整个交直流电力系统的暂态稳定性得到改善。与基于精确反馈线性化方法的非线性控制器相比,具有更为优越的动态品质。     

含风电的交直流互联电网AGC两级分层模型预测控制

随着大规模风电接入交直流互联电网,传统的自动发电控制(AGC)方法难以有效地抑制风功率波动带来的频率稳定问题。为此,提出基于两级分层模型预测的AGC策略。该两级分层控制方法在下层对多个区域电网采用分散式模型预测控制;在上层对下层分散的控制器采用动态协调控制方式。以含多电源的两区域交直流互联电网AGC模型为例,仿真结果表明:与集中式模型预测控制和分散式模型预测控制方法相比,文中所提控制策略不仅对频率和联络线功率等具有良好的控制效果,还兼具高可靠性。     

基于协同控制理论的非线性直流附加控制器设计

为提高高压直流联络线所连交流系统的暂态稳定性,针对大规模交直流互联电网的非线性及其建模的不准确性,设计了一种新型的基于协同控制的直流附加控制器并将其用于多区域交直流混联系统中。首先根据各区域惯量中心设计合适的宏变量和流形,推导出基于协同控制直流附加控制器的解析表达式;然后以区域惯量中心角频率偏差和直流功率偏差最小为目标函数,采用遗传算法优化控制器参数;最后将所设计的控制器分别用于两区域交直流并联系统和多馈入系统,并采用PSCAD搭建详细模型进行时域仿真。仿真结果表明,与基于极点配置线性化方法和基于滑模控制非线性方法的直流附加控制器相比,提出的协同控制方法具有更好的控制效果,能够有效地抑制区间功率振荡。此外,该控制器的推导对系统模型的依赖性不强,且对不同负荷模型、不同运行方式和广域测量信号的延时具有较强的鲁棒性。     

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。     

高比例水电多直流送端电网频率稳定协调控制技术及实践

针对异步联网运行后,高水电占比多直流外送西南电网面临的超低频振荡和频率失稳风险,构建了高比例水电多直流送端电网频率稳定控制框架。在传统控制措施基础上引入直流频率控制和紧急调整功能,提高送端电网频率稳定防御能力。基于直流频率控制器对送端电网频率响应特性的影响分析,提出了直流频率控制器与一次调频的配合关系以及考虑直流功率偏差的二次调频方法。提出了兼顾频率稳定和故障后潮流控制的多直流协调紧急功率调制方案。并通过实际故障后交直流协调控制系统实际动作情况,论述了频率稳定协调控制技术的有效性。