非并联运行交直流系统直流调制原理及附加控制器设计

针对交直流非并联运行的系统结构,首先理论推导了该结构下利用直流功率调制抑制交流系统低频振荡的机理,并给出了影响直流调制效果的关键因素;然后引入扩展留数比指标作为直流附加控制器输入信号选择依据,采用测试信号法对系统进行小干扰稳定分析和扩展留数比计算,按照补偿留数相位的方法对直流附加控制器参数进行整定;最后通过测试算例和西北电网实际工程算例仿真验证了所设计的直流附加控制器能够有效阻尼非并联运行交直流系统的区域间功率振荡。     

基于相关辨识法的大型光伏电站广域阻尼控制器设计

针对含大型光伏电站的电力系统可能存在的区间低频振荡问题,提出基于相关辨识法的大型光伏电站广域阻尼控制器设计方法。首先采用基于伪随机信号的相关辨识法得到系统的开环传递函数。接着将TLS-ESPRIT法应用到主模比指标的计算中,并结合留数指标对阻尼控制器输入信号进行优选,然后采用极点配置的方法整定控制器参数。最后,在DIgSILENT/PowerFactory中搭建含光伏电站的两区域系统机电暂态模型,时域仿真结果表明:所提出的光伏广域阻尼控制器能够有效抑制系统区间低频振荡,提升了系统小干扰稳定性。     

基于综合几何指标的广域电力系统稳定器设计

选择适当的控制器落点和反馈信号是广域电力系统稳定器(WPSS)设计的一个关键步骤.而作为应用最为广泛的留数法,在面对多种不同类型备选信号时会因为不同类型信号幅值比例问题而失效.文中采用基于系统可观性和可控性的综合几何指标来选择控制器的落点和反馈信号,能够有效克服留数法的缺陷.重点讨论了在考虑实际电网量测和通信要求条件下的广域反馈信号选择问题,把反馈输入备选信号范围扩大到线路功率、母线频率偏差、区域惯性中心角差、机端功率及发电机角频率等.研究表明,联络线有功功率最适合作为WPSS的反馈输入信号.最后,结合设计控制器参数的留数相位补偿法完成WPSS的设计.2区4机系统算例详细说明了WPSS的设计过程,表明所提出的方法能够从不同类型的反馈信号中选择最优的信号.数值仿真结果表明,按照该方法设计的WPSS能够有效提高电网稳定性,抑制区间模式低频振荡.     

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。     

SVC广域辅助控制阻尼区域间低频振荡

SVC已经广泛应用于电力系统的无功支持和电压控制,广域测量系统在国内外也已有许多工程应用.本文利用广域测量信号为输入设计SVC的附加阻尼控制(PSDC).首先阐述了SVC提供阻尼的机理,然后提出了综合留数指标的概念,并据此选择具体的控制输入信号;接着基于测试信号法和留数根轨迹方法相结合进行PSDC的参数设计;并利用PSS/E进行了特征值分析和时域仿真分析验证了所设计的附加阻尼控制器的有效性.最后针对国内某实际电网外送工程中安装的SVC设计了相应的阻尼控制器,时域仿真证明了SVC广域附加阻尼控制的有效性.     

利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究

在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。     

多机电力系统附加励磁控制器的优化配置

针对多机电力系统附加励磁控制器安装位置选择问题,基于奇异值分解的相关理论,利用传递函数矩阵给出附加励磁控制器安装地点的评价指标.该评价指标不需要系统状态矩阵的QR分解和传递函数留数的计算,通过求解系统输入-输出的传递函数矩阵的最大奇异值及其奇异向量来识别每台发电机对振荡模态的贡献程度,从而简化了计算过程和运算量.将该方法应用于多机电力系统,找出了影响每个振荡模态的最小数目的机组及附加阻尼控制器的最佳配置点,验证了该方法的正确性.     

光伏参与抑制电力系统区间振荡的无功控制策略研究

针对大规模光伏并网对系统区间低频振荡可能产生的负面影响,研究了基于无功控制的光伏抑制系统区间振荡的控制策略。建立光伏并网模型,采用向控制输入点注入高斯伪随机信号的方式辨识出系统的降阶传递函数,根据留数指标对反馈信号进行选择,选择留数幅值最大的信号作为阻尼控制器的输入信号,参考电力系统稳定器的超前-滞后结构,采用留数法对阻尼控制器的各参数进行整定。以四机两区域系统为算例,搭建相应的光伏并网模型,通过时域仿真表明:所提出的基于无功控制的光伏附加阻尼控制器对于系统区间振荡具有较好的抑制效果。     

基于多工况综合留数及H2／H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法

直流附加阻尼控制是提高电力系统区域间低频振荡阻尼的有效措施,但阻尼控制器的安装地点和调制信号的选取是影响阻尼控制器性能的重要因素。综合考虑了控制器安装地点和调制信号组合方案对主导模式的可观可控性、对其他模式的耦合作用和对多种运行工况的鲁棒性3个因素,提出了多工况综合留数指标来确定最优方案,所设计控制器的H2/H∞综合性能验证了多工况综合留数指标的有效性。最后,对一个大规模交直流混联系统在多种运行工况、多种故障情况下进行了仿真,仿真结果验证了基于多工况综合留数和H2/H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法能有效提高系统区间振荡模式的阻尼。     

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。     

A novel SVC supplementary controller based on wide area signals

Static Var Compensator (SVC) is a kind of FACTS device which is used in power system primarily for the purpose of voltage and reactive power control. Based on wide area signals, this paper presents a systematic approach for designing SVC supplementary controller, which is used to improve the damping of power system oscillation. The principle for damping oscillation by SVC is first analyzed and the concept of synthetic residue index is then presented which is used to choose the proper input wide area signals. Parameters of the controller are determined by means of test signal method and residue root locus. Eigenvalue analysis and time domain simulations are performed on a two-area system and the results demonstrate the effectiveness of the proposed controller.     

基于果蝇优化算法的广域阻尼控制器设计

针对大规模互联电网区间低频振荡问题,提出了基于果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)的广域阻尼控制器设计方法。以标准16机68节点系统为例,对系统进行线性化,并进行模态分析,找出系统区间振荡模式及阻尼比。根据区域低频振荡模式下参与因子选择广域反馈信号。分析了广域控制器结构,并采用FOA算法对其参数进行优化。仿真结果表明,提出的广域控制器方法能有效地提高区间振荡阻尼比,为电力系统低频振荡优化控制提供了新的思路。     

Optimal location and signal selection of UPFC device for damping oscillation

Unified power flow controller (UPFC) is used for controlling the real and reactive power in transmission line and bus voltage simultaneously and independently. An additional task of UPFC is to increase transmission capacity as result of power oscillation damping. The effectiveness of this controller depends on its optimal location and proper signal selection in the power system network. A residue factor has been proposed to find the optimal location of the UPFC controllers and eigenvalue analyses are used to assess the most appropriate input signals (stabilizing signal) for supplementary damping control of UPFC to damp out the inter-area mode of oscillations. The proposed residue factor is based on the relative participation of the parameters of UPFC controller to the critical mode. A simple approach of computing the residue factor has been proposed, which combines the linearized differential algebraic equation model of the power system and the UPFC output equations. While for signal selection a right-half plane zeros (RHP zeros) and Hankel singular value (HSV) is used as tools to select the most receptive signal to a mode of the inter-area oscillation. The placements of UPFC controllers have been obtained for the base case and for the dynamic critical contingences. The effectiveness of the proposed method of placement and selection of signals are demonstrated on practical network of TNB 25 bus system of south Malaysian network and New England 39 bus system.     

基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。     

Time delay approach for PSS and SSSC based coordinated controller design using hybrid PSO–GSA algorithm

In this work we present a novel approach in order to improve the power system stability, by designing a coordinated structure composed of a power system stabilizer and static synchronous series compensator (SSSC)-based damping controller. In the design approach various time delays and signal transmission delays owing to sensors are included. This is a coordinated design problem which is treated as an optimization problem. A new hybrid particle swarm optimization and gravitational search algorithm (hPSO–GSA) algorithm is used in order to find the controller parameters. The performance of single-machine infinite-bus power system as well as the multi-machine power systems are evaluated by applying the proposed hPSO–GSA based controllers (PSS and damping controller). Various results are shown here with different loading condition and system configuration over a wide range which will prove the robustness and effectiveness of the above design approach. From the results it can be observed that, the proposed hPSO–GSA based controller provides superior damping to the power system oscillation on a wide range of disturbances. Again from the simulation based results it can be concluded that, for a multi-machine power system, the modal oscillation which is very dangerous can be easily damped out with the above proposed approach.     

基于自然激励技术和TLS-ESPRIT方法的低频振荡模式辨识

提出了一种利用系统随机响应信号辨识低频振荡模式的方法。利用自然激励技术(NEx T)从系统随机响应信号中获得自由振荡信号,采用总体最小二乘—旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)方法对所获得的自由振荡信号进行模式辨识,得到低频振荡模式的频率和阻尼比。采用16机系统仿真数据和四川电网实测数据验证了所提方法的有效性;与随机减量技术(RDT)结合Prony方法对比表明,所提方法对阻尼比估计更准确且抗噪性更强。     

风光火打捆外送系统STATCOM-POD协调优化设计

风电和光伏与火电打捆外送是我国大型新能源基地电力外送的重要途径.针对风光火打捆外送系统低频振荡问题,提出一种基于静止同步补偿器附加功率振荡阻尼控制协调优化设计策略.首先,搭建了风光火打捆外送系统模型,设计了STATCOM-POD控制器,并采用联络线有功功率作为控制器输入量.然后,基于李雅普诺夫稳定法则构建了计及系统所有...     

A hybrid BFOA–MOL approach for FACTS-based damping controller design using modified local input signal

A hybrid Bacteria Foraging Optimization Algorithm and Many Optimization Liaisons (hBFOA–MOL) is employed in this paper to design a Flexible Ac Transmission Systems (FACTS)-based damping controller for power system stability improvement. The input signal to the FACTS-based damping controller is derived from the locally measurable line active power. The design problem of the proposed controller is formulated as an optimization problem and hBFOA–MOL algorithm is employed to search for the optimal controller parameters. At the outset, this concept is applied to a Static Synchronous Series Compensator (SSSC) connected in a single-machine infinite bus (SMIB) power system and then extended to a two-area four-machine power system. The performances of the proposed controllers are evaluated in SMIB and multi-machine power system subjected to various severe disturbances. To show the effectiveness and robustness of the proposed design approach, simulation results are presented and compared with both local and remote signals. It is observed that the proposed controller with modified local input signal exhibits a superior damping performance in comparison to both remote and local input signals.