神经网络电力系统稳定器之研究

基于动态神经网络构造了一种电力系统稳定器(NNPSS)通过单、多机数字仿真研究了神经网络控制器应用于电力系统实时控制所面临的两个问题：未知扰动下控制输出的合理性；(2)单机—无穷大母线系统下训练的控制器在多机系统中的控效果。文章详细介绍了NNPSS的设计思想，训练样本选取单、多机仿真结果分析。     

基于GA-BP算法神经网络的电力系统稳定器研究

为解决常规电力系统稳定器中受控系统参数难以识别的问题, 提出了一种可以根据电力系统运行工况自动调整控制参数的新型自适应电力系统稳定器(PSS),运用神经网络完成电力系统被控模型的精确在线辨识.通过在线测量同步发电机的有功和无功参数,自适应电力系统稳定器可按照相位超前补偿的设计原则实时自动调整稳定器参数, 以达到最佳的抑制低频振荡的效果.为了避免BP算法在神经网络训练当中陷入局部小等一系列缺点,引入了一种GA和BP相结合的算法,将其用于人工神经网络的设计,同时将离线计算所得的PSS参数构成的样本对神经网络进行训练.通过在时域仿真结果表明自适应PSS能有效抑制电力系统低频振荡,极大的提高电力系统的动态和暂态稳定性.     

基于在线学习RBF神经网络的汽门开度自适应补偿控制方法

汽门控制对于提高电力系统暂态稳定具有重要作用。为了提高汽门系统的控制性能,提出了基于在线学习RBF神经网络的汽门开度自适应补偿控制方法。首先,根据逆系统方法分析了被控汽门系统的可逆性、推导了被控汽门系统输出的α阶导数和伪控制量之间的误差,并设计了用于补偿此误差的在线学习RBF神经网络。然后,基于Lyapunov稳定性理论设计了RBF神经网络的在线学习算法,证明了闭环系统跟踪误差和RBF神经网络权值估计误差的一致最终有界性。所提出的控制方法仅需被控汽门系统很少的先验知识,而无需其精确数学模型,并且用于自适应补偿控制的RBF神经网络无需离线训练过程。最后,针对典型的单机无穷大汽门控制系统进行了数值仿真。仿真结果表明,所提出的控制方法较传统的非线性最优控制方法能明显提升电力系统的暂态控制性能。     

基于模型预测控制的互联电网阻尼控制

针对同步发电机电压调节和阻尼改善之间的矛盾,提出一种新的方法来处理多机电力系统中电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)和自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)的鲁棒协调问题。该方法将模型预测控制(model predictive control,MPC)应用到励磁调节器中,提高了AVR和PSS的鲁棒性。建立多机系统线性化模型,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。利用MATLAB/Simulink对典型的"4机2区"电力系统进行测试,仿真结果表明基于MPC的鲁棒协调AVR+PSS方式的控制器可以在保持良好稳态电压调节精度的情况下,增加系统阻尼特性,提高系统动态稳定水平。     

多机电力系统励磁控制的人工神经网络逆系统方法

基于各发电机的完整的实用三阶模型，通过将发电机内部的不可测变量转化为发电机端的可测变量，在未做任何近似或简化的情况下，实现了仅采用本地可测量的多机系统中各发电机励磁控制的精确线性化。在具体的励磁控制器设计中，选取机端电压作为被控量再附加电力系统稳定器(PSS)环节进行辅助控制，使得同时满足系统对电压稳定性和功角稳定性的控制要求；采用人工神经网络(ANN)逆系统方法实现精确线性化，避免了对系统精确数学模型的依赖，使文中方法更实用。针对一个2区域4机系统的仿真结果表明，安装ANN逆励磁控制器可以极大地提高被控机组的稳定性能，同时，全系统的稳定性也可以得到明显的提高。     

基于神经网络逆系统的电力系统稳定器的研究

首先分析了具有PSS辅助励磁控制的单机无穷大系统的可逆性,在此基础上,以发电机功角为控制输出量,提出了一种基于神经网络??阶逆系统的电力系统稳定器(NNIPSS)的设计方案,为了增强伪线性系统的动态品质特性和鲁棒性,闭环辅助控制器采用Fuzzy-PID开关切换控制方式.将所设计的NNIPSS用于单机无穷大电力系统,并同常规PSS(CPSS)相比,仿真结果表明了其对于改善电力系统动态水平和暂态稳定的优越性和有效性.     

一种神经网络变结构电力系统稳定器的设计

在变结构控制理论的基础上 ,设计了一种基于神经网络的电力系统稳定器 (NNPSS)。利用BP神经网络对系统的状态进行辨识 ,通过对网络的训练 ,使神经网络能对不同的运行状态及扰动产生相对应的附加励磁控制。仿真实验证实了神经网络电力系统稳定器的可行性 ,所设计的NNPSS有效改善了电力系统的稳定性。     

多机电力系统自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制

设计了多机电力系统发电机励磁的自适应鲁棒Terminal滑模控制器,将L2增益干扰抑制、自适应逆推法、Terminal滑模控制相结合,可以自适应估计发电机的不确定阻尼系数,对扰动具有鲁棒性。给出了控制器的设计过程。针对2区域4机系统的仿真结果表明,所设计的自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制器能够快速抑制功率振荡,有效提高电力系统的暂态稳定性,并保持机端电压的恒定。     

逆推自适应滑模励磁控制器设计

针对单机无穷大系统提出了一种解耦逆推自适应励磁滑模控制方法,以提高电力系统鲁棒稳定性.对于一类具有不确定性的半严格反馈形式的非线性系统,将构造李亚普诺夫(Lyapunov)函数的逆推设计方法和自适应机制以及滑模变结构控制有机结合,获得了一种保证该类系统全局渐近稳定的自适应滑模控制律以及自适应增益控制律.根据该设计结果,对含励磁控制的单机无穷大系统反馈线性化模型,得到了发电机的自适应滑模励磁控制器,仿真结果表明:该控制器能有效地稳定不确定电力系统,维持机端电压,具有比自适应逆推励磁控制器更好的性能.     

一种神经网络变结构电力系统稳定器的设计

在变结构控制理论的基础上,设计了一种基于神经网络的电力系统稳定器（NNPSS）。利用BP神经网络对系统的状态进行辨识,通过对网络的训练,使神经网络能对不同的运行状态及扰动产生相对应的附加励磁控制。仿真实验证实了神经网络电力系统稳定器的可行性,所设计的NNPSS有效改善了电力系统的稳定性。     

发电机过励限制网源协调性能优化技术

主流励磁调节器厂家在设计过励限制反时限功能时,均依据发电机额定工况下的转子过流能力进行整定,导致系统发生故障时无法充分发挥机组的强励潜能。根据电机暂态温升理论推导得到大型汽轮发电机转子短时电流变化量与温升的关系式,进而求得发电机转子在不同负荷下的过流能力。在此基础上,提出了充分考虑发电机在不同负荷下真实过流能力且具备二次强励功能的励磁调节器过励限制反时限优化设计及实现方案,采用励磁电流计算转子温升变化量代替原来的励磁电流变化量整定反时限时间,在保障发电机安全的前提下,可最大限度地发挥机组对电网的无功支撑能力,提升电网在故障情况下的暂态稳定性。基于PSASP软件的仿真算例结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

发电机励磁及SVC非线性最优协调控制

发电机励磁和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对远距离输电的稳定性有很大影响。为了提高系统在大扰动情况下的暂态稳定性,提出一种发电机励磁系统与SVC协调非线性最优控制方法。通过建立发电机励磁与SVC系统的综合模型,将微分几何反馈线性化理论与线性最优控制理论相结合,设计了发电机励磁与SVC系统的非线性最优协调控制规律。控制信号实现了本地化,避免了远距离的信号传输。仿真结果证明,该控制方法能同时改善系统的功角稳定性和电压稳定性。     

基于DSP的新型柴油发电机励磁控制系统研究

在综合分析谐波励磁无刷同步发电机励磁控制系统的基础上,对其励磁控制策略进行了研究,开发了一套基于DSP(TMS320F2812)控制的新型柴油发电机励磁控制系统,该系统采用参数自适应模糊PID控制励磁,选用交流采样方式实时检测各信号的瞬时特性,系统仿真结果以及在1台25 kW工频柴油发电机上的试验结果证明了该控制器具有较好的电压调节特性,系统稳态和暂态性能完全满足发电机对励磁系统的要求.     

基于双谐波绕组的混合励磁发电机励磁控制系统

为了解决不同运行工况下混合励磁同步发电机端电压恒定的问题,设计了一种基于全桥变换器拓扑的励磁控制系统。励磁系统采用以电枢绕组电压为外环、定子谐波励磁绕组电流为内环的双闭环控制策略,以谐波无刷混合励磁同步发电机端电压为反馈信号,通过调节定子谐波励磁绕组电流,以维持发电机端电压恒定。阐述了双谐波绕组的混合励磁发电机的基本结构和工作原理,设计了励磁控制系统的软硬件,并测试了励磁控制系统的性能。实验结果表明：调节定子谐波励磁绕组电流,可以很好的调节发电机的端电压;通过励磁控制系统的自动调节功能,实现了发电机在不同负载情况下的输出电压恒定。     

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor- controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。     

多机电力系统分散鲁棒励磁控制器的研究

提出了一种能够有效提高多机电力系统稳定性的分散鲁棒控制策略。采用发电机机端电压的相角和幅值表示发电机与系统其他部分的相互联系,并且针对由调速器的不稳定调节造成的发电机输入机械功率的波动,以及由电网中无功功率和有功功率的突然变化引起的发电机机端电压幅值与相角的扰动,应用鲁棒控制原理设计励磁控制器,从而实现多机电力系统的分散协调控制。仿真研究的结果表明了这种控制策略的有效性。     

斩波技术在小型水电站励磁系统改造中应用

分析了同步发电机直流励磁机控制方案中自励系统和他励系统方式存在调磁电阻损耗大、励磁系统效率低的缺点,提出采用直流斩波技术对直流励磁机控制方案进行改造和优化。自励直流斩波励磁系统的上位机选用工业控制机,应用工程设计法设计调节器,选用可编程控制器(PLC)为控制器,对励磁进行自动控制。上位机通过RS-485和PLC通信,PLC接受上位机的控制命令,实时传送现场工况(同步机发出的电压、电流;励磁电压、电流及计算的有功、无功功率)。根据同步机的数学模型、脉宽调制控制的斩波器的数学模型,应用工程设计法确定其调节器的控制算法为比例积分微分(PID)调节。该系统已在一小型水电站投入使用。     

采用协同控制理论的同步发电机非线性励磁控制

提出了一种基于协同控制理论的非线性励磁控制器。首先依据同步发电机励磁控制的基本要求和特点,选择机端电压、有功功率和转子角速度三个变量的偏差的线性组合构成流形,以保证有效控制机端电压和抑制系统功率振荡。然后以同步发电机非线性模型为对象,推导出了非线性协同励磁控制器（Synergetic excitation controller,SEC）的控制律,并根据电力系统的运行特性,探讨了控制器参数的选取原则。最后,单机无穷大系统仿真结果表明,无论在大扰动还是在小扰动下,所提非线性协同励磁控制器比常规的AVR+PSS方式下的励磁控制器都能更快更精确地调节机端电压,还能够有效地抑制系统的功率振荡。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

励磁系统动态增益对凸极发电机暂态稳定的影响

由于励磁系统动态增益对凸极发电机动态稳定性有显著影响,为改善电力系统阻尼,多需要调整该动态增益,进而配置电力系统稳定器。但在动态增益对发电机暂态稳定的影响方面,存在某些模糊认识,妨碍了相关工作的开展。文中首先分析了发电机暂态稳定与同步转矩的关系,将研究励磁控制系统动态增益对暂态稳定的影响转化为研究对同步转矩的影响,以便于数学推导。然后,对励磁控制系统动态增益影响凸极发电机同步转矩的机理进行了推导和算例计算,继之以单机系统、两机系统和实际系统仿真。计算和仿真结果表明,励磁系统动态增益在正常范围内变化时,对凸极发电机暂态稳定的影响很小,可以忽略。当为了改善电力系统阻尼而在正常范围内调整励磁控制系统动态增益时,不会对凸极发电机暂态稳定带来明显影响。