发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

基于Hamilton能量函数的发电机励磁与TCSC协调控制

发电机励磁与FACTS设备的协调控制是提高电力系统稳定性较为经济和有效的措施之一。基于广义Hamilton理论提出了发电机励磁与可控串补(Thyristor Controlled Series Compensator,TCSC)的协调控制方法。首先构造系统的Hamilton能量函数,将含TCSC的单机无穷大系统(Single Machine Infinite Bus,SMIB)表示为广义耗散Hamilton系统;然后采用能量补偿和阻尼注入的思想设计了发电机励磁和TCSC的协调控制器,物理意义更为清晰;最后用仿真算例进行验证,结果表明该控制策略可以提高系统阻尼,能够有效改善系统的稳定性。     

提高暂态稳定的励磁与FACTS协调策略设计

灵活交流输电系统(FACTS)元件及发电机励磁系统对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。该文针对单机远距离与电网互联系统，提出采用非线性最优变目标策略协调设计发电机励磁、可控串补（TCSC）和静止无功补偿器(SVC)，从而提高首摆稳定性及快速阻尼后续振荡。所提协调方案是基于TCSC在故障期间闭锁时，SVC作为TCSC的辅助控制手段，当故障清除后，立即投入TCSC，从而使TCSC、SVC与发电机励磁同时贡献于暂态稳定性。在整个过程中，采用非线性最优变目标控制策略来协调所有控制器，即在暂态稳定第一摆及后续动态过程中预先设定两个目标：其一是励磁与FACTS输出最大，从而保证系统最大的暂态稳定域；其二是当发电机滑差接近于零时，控制器以阻尼功率振荡为目标，以使系统迅速恢复至稳态。最后采用NETOMAC仿真软件在我国阳城—淮阴输电工程中进行了仿真，并与常规PID控制进行了比较。结果表明，所提策略是正确的，有效的。     

发电机励磁与高压直流输电的协调控制

针对包含励磁控制的发电机与高压直流输电的交直流互联系统,设计了发电机励磁与高压直流输电的协调控制器。首先建立整个系统的数学模型,然后利用非线性控制理论将系统精确线性化,并结合最优协调控制理论得出协调控制规律。最后应用EMTDC程序进行仿真,结果表明,上述协调控制器能有效地提高整个系统的稳定性。     

基于最优变目标策略的励磁系统与SVC协调控制

发电机励磁系统以及静止无功补偿器(SVC)对远距离输电系统的稳定性有很大影响。文章基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包括状态变量发电机机端电压在内的状态空间方程,提出了一种最优变目标控制(OVAC)策略,根据励磁系统和SVC不同的控制目标分别采用不同的控制策略,从而协调控制这两种控制器。仿真结果表明,该策略能够有效提高故障时发电机的无功出力,并能提高系统阻尼,抑制振荡,同时改善系统的功角和电压稳定性。     

基于Hamilton能量函数的发电机励磁与TCSC协调控制

发电机励磁与FACTS设备的协调控制是提高电力系统稳定性较为经济和有效的措施之一。基于广义Hamilton理论提出了发电机励磁与可控串补(Thyristor Controlled Series Compensator,TCSC)的协调控制方法。首先构造系统的Hamilton能量函数,将含TCSC的单机无穷大系统(Single Machine Infinite Bus,SMIB)表示为广义耗散Hamilton系统;然后采用能量补偿和阻尼注入的思想设计了发电机励磁和TCSC的协调控制器,物理意义更为清晰;最后     

基于OVAC的IPC和励磁作用提高暂态稳定研究

针对发电机励磁和相间功率控制器(IPC)对电力系统稳定性的影响,提出了通过相间功率控制器和发电机励磁系统共同作用提高系统暂态稳定性。基于单机无穷大系统的非线性模型,建立了包含励磁系统参数和相间功率控制器控制参数的状态空间方程,并基于最优变目标控制(OVAC)策略,可以得出以励磁系统为基础加以IPC协调的控制规律,通过仿真分析,可以验证该策略能够有效提高系统的暂态稳定性。     

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。     

TCSC与发电机励磁的分散线性最优协调控制

针对电力系统非线性特性,采用反馈线性方法,以改善电力系统暂态稳定性为目标,应用线性二次型最优控制理论探讨了TCSC和发电机励磁系统的分散协调控制规律。最后应用Matlab软件对单机无穷大系统进行仿真试验,结果表明：所设计的控制规律能有效提高系统暂态稳定性。由于控制信号实现了本地化,本文所设计控制器具有一定工程实用性。     

基于最优变目标控制策略的SSSC与励磁系统协调控制

针对静止同步串联补偿器(SSSC)对长远距离输电系统的传输能力有很大的影响,励磁系统对发电机端电压有一定的控制也能影响输电线路的传输效率的问题,对单机无穷大系统,采用最优变目标控制策略将SSSC与发电机励磁协调设计,使线路输送能力增强及有效抑制阻尼低频振荡进行了分析。仿真结果表明,通过这种控制方法能更加有效合理地控制SSSC与励磁系统的结合,可提高故障时发电机向输电线路输送无功功率的能力,同时能有效提高系统的功角和电压稳定性。     

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法，对TCSC与水轮发电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明：多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题，并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能，既提高了系统的稳定运行能力，改善了系统各状态量的动态响应特性，又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明：TCSC与发电机进行协调控制，有利于提高系统的稳定运行能力，因此，在一次系统电气特性允许的情况下，应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧，以便实施TCSC与发电机的协调控制。     

混合电力系统送端暂态稳定分析及控制

采用故障临界切除时间为指标,对交直流混合系统的送端进行了暂态稳定性分析,并提出采用最优变目标的控制策略来提高其暂态稳定性.这种控制策略考虑了直流控制与其送端临近发电机励磁控制的协调,即首先将系统驱动到按最大稳定域选样的人工中间平衡点.然后再驱动系统到所希望的平衡点.通过NETOMAC对一个典型交直流并联系统进行数字仿真,结果表明这种控制可以较大增加故障临界切除时间,提高交直流互联系统的暂态稳定性.     

A nonlinear control for coordinating TCSC and generator excitation to enhance the transient stability of long transmission systems

The transient stability of a long transmission system can be significantly influenced by the action of excitation systems and any TCSC controls installed. This paper presents a coordinated control scheme for excitation systems and TCSC controls for improving the stability of a transmission system, where a power plant is connected with a power grid through long transmission lines. Based on the TCSC equivalent reactance and the modulated active power, a control law for the TCSC is deduced associated with the control law of the excitation system on nonlinear basis. The proposed control scheme is developed upon nonlinear optimal-variable-aim strategies (OVAS). With two pre-selected aims to be achieved during first swings following a fault and in sequent dynamic ranges, coordinated actions of the TCSC and excitation system can be an effective means of enhancing transient stability and damping subsequent oscillations. The effectiveness and robustness of OVAS-based controls are demonstrated with a one-machine system, where the simulations are carried out by the NETOMAC program system. In comparison with a conventional control scheme, significant improvements in dynamic performance of the test system are achieved by the proposed control strategy.     

提高交直流系统暂态稳定性的最优变目标控制策略

提出一种用于改善交直流互联系统暂态稳定性的非线性控制策略。通过建立多机电力系统观测解耦状态空间模型，应用最优变目标控制策略推导出HVDC与发电机励磁的综合控制规律。该控制策略只需要当地实施控制，首先驱动系统达到按最大稳定域选择的人工中间稳定平衡点，然后才驱动系统到达所希望的稳定平衡点。仿真结果表明，该控制规律能较好地提高交直流互联系统的暂态稳定性。     

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。     

基于反推控制的聚合温控负荷与发电机励磁协调控制

利用具有储能特性的温控负荷与发电机励磁进行协调控制，可实现电力系统的功角、频率和电压的多指标调控。首先，采用双线性聚合温控负荷模型和发电机励磁模型，推导建立了二者联合的系统数学模型。然后，基于反推控制原理，提出了聚合温控负荷与发电机励磁的协调控制策略，并从理论上证明了控制器的稳定性。针对控制器设计中的微分“计算爆炸”问题，利用双曲正切的非线性微分跟踪器设计了励磁电压参考量的微分估计算法，降低了参考量微分计算的工作量。最后，通过算例对控制算法进行了仿真验证。结果表明，在协调控制器的作用下，系统功角、频率和电压等多个被控量均可快速地追踪上各自的参考值。对比传统电力系统稳定器励磁控制，温控负荷参与调控能有效改善系统各状态量的动态响应，提高系统稳定性。     

HVDC与发电机励磁的非线性综合控制策略

提出了一种用于改善交直流混联系统暂态稳定性的非线性控制策略,具体做法是通过建立高压直流输电(HVDC)与发电机组成的综合系统模型,应用最优变目标控制(OVAC)理论推导出了HVDC与发电机励磁的非线性综合控制策略.该控制策略首先驱动系统到达按最大稳定域选择的人工中间稳定平衡点,然后才驱动系统到达期望的稳定平衡点.仿真实验结果表明,该控制策略能够较好地提高交直流互联系统的暂态稳定性.