统一潮流控制器的非线性控制

通过独立控制线路的有功和无功功率，统一潮流控制器（UPFC）能够大大提高线路的传输能力。为实现这一目标，装置需要尽可能快的动态响应速度和稳定性。文中提出一种适用于UPFC装置的非线性控制策略，该控制器的理论分析基于同步旋转坐标系，充分考虑了UPFC模型的非线性特点，采用反馈精确线性化的方法进行分析。在此基础上设计得到的控制器较之传统的PI控制和解耦控制策略具有更好的稳定性和更快的动态响应。在EMTDC/PSCAD平台下的仿真结果验证了这种控制策略的优越性能。     

一种新型统一潮流控制器

传统统一潮流控制器（UPFC）价格昂贵,损耗高,谐波含量高,在电力系统中不能很好地推广使用。文中提出一种混合型UPFC,它由“Sen” Transformer（ST）和传统UPFC串联组成,ST通过控制普通的有载调压开关,实现360°离散可调串联电压,UPFC利用电力电子开关原理实现360°连续可调的串联电压,两者共同工作起到控制系统潮流的作用。与传统大容量UPFC相比,混合型UPFC使用小容量UPFC,能够达到大容量UPFC的潮流控制范围,具有成本低、效率高、电磁兼容性好、谐波含量低、易于实现的优点,解决了导致现阶段UPFC不能推广使用最为重要的成本问题。混合型UPFC是具有极高性价比和效率的潮流控制器件,具有广阔的应用前景。     

电力系统潮流解算中广义潮流控制器（GPFC）的统一分析

在对串联补偿、并联补偿、移相调节和统一潮流控制进行深入分析的基础上 ，通过广义潮流控制器(Generalized Power Flow Controller,简称GPFC） 的概念分析了上列这些潮流控制方式的统一处理方法。该方法很容易与常规 算法相结合，并能在程序中以统一的数据格式计及多个各种潮流控制方式的 作用。实例分析表明，本文方法具有作用方便和灵活的特点，可以为更好地 分析各种潮流控制方式对电力系统的影响提供有效的工具。     

线路功率波动对统一潮流控制器动态行为的影响

在详细理论分析的基础上，利用电磁暂态仿真程序(EMTP)对线路功率以不同频率波动时统 一潮流控制器 (UPFC)的动态行为进行了仿真研究，仿真结果表明了UPFC在潮流控制方面具有 优良特性；同时也 发现，电 力系统非正常工作状态有可能引起UPFC直流侧电压波动并危及装置安全。     

电力系统暂态稳定励磁和快关汽门综合非线性控制

在Zaborsky提出的电力系统观测解耦状态空间模型的基础上，进一步考虑励磁和调速系统的 作用，建立了适合于暂态稳定综合控制的数学模型，并导出了励磁和快关汽门综合非线性最 优变目标控制规律。这种控制策略首先按最大能量耗散原理确定控制目标，然后才驱动系统 到达所希望的稳定平衡点。该控制策略仅需获得局部信息，能形成闭环反馈控制，因此容易 在线实现。用一个4机6母线系统进行数字仿真，验证了该控制策略的有效性。     

利用多端统一潮流控制器阻尼多模态振荡

研究了多机系统中使用统一潮流控制器（UPFC）抑制电力系统多模态振荡的可行性。首先推导了作为UPFC概念延伸的多端统一潮流控制器（MUPFC）的非线性动态模型和线性化的Phillips-Heffron模型。利用UPFC和MUPFC具有多个控制回路的特点，提出在其多个控制回路上附加多个阻尼控制器来阻尼多模态振荡。通过模态分析，采用可控性指标对系统中的各个弱阻尼模态选取有效的控制回路，并设计了附加阻尼控制器。仿真结果表明，通过该方法确定的在一个UPFC或MUPFC上设置的多个附加阻尼控制器能够成功实现对电力系统多模态振荡的抑制。     

ASVG非线性控制方式的研究及其对暂态稳定性的改善

基于微分几何控制理论中的零动态设计方法，首次提出了新型静止无功发生器(ASVG)非 线性控制的设计方法和相应的控制规律。计算机仿真结果表明，该控制规律可以有效地改善 电力系统的有功稳定性和动态品质。     

电力系统暂态稳定问题和迭代学习控制的研究

提出暂态稳定是解决电力系统稳定问题的重点，由于电力系统的非线性，模型和干扰 的不确定，寻找较少依赖于数学模型、具有较强适应性的控制策略是电力系统稳定控制的 重要课题。例如，在特定的条件下，重要的FACTS装置STATCOM如控制不当，则有可能出现负 阻尼现 象，诱发系统振荡。将迭代学习控制方法应用到FACTS装置的阻尼振荡控制中，对系统的各 种运行点具有很好的适应性，并可自动消除负阻尼的出现。同时证明了这种控制方法用于两 种FACTS装置的收敛性。仿真结果表明迭代学习控制法与常规PI控制相比，在很多情况下具 有较好的适应性。     

统一潮流控制器对继电保护运行影响的仿真研究

利用基于实际法建立的RAZFE型距离保护的仿真软件，对含有统一潮流控制器( UPFC)的交流系统进行了仿真 计算；并通过设置不同类型的故障，将此系统与普通的交流 输电系统继电保护装置的动作行为进行分析比 较，发现UPFC安装在保护线路的背后时，保 护动作信息将有所变化，但不影响保护的正确动作。这 种将保 护装置的数字仿真与含有UPFC的FACTS系统的数字仿真相结合的方式，为研究FACTS元 件对输电系统原有继 电保护的影响提供了一条新的途径。     

ASVG非线性控制及其对电压稳定性改善的研究

首先建立了新型静止无功发生器(ASVG)控制系统的数学模型，应用零动态设计方法，提 出了ASVG的非线性控制规律，并应用于改善无功电压稳定性的仿真研究。结果表明，ASVG非 线性控制规律可以有效地改善电力系统电压稳定性，有效地抑制电压崩溃的发生。     

考虑稳定约束的最优潮流

随着电力工业的发展以及电力市场化的逐步推行,电力系统运行的安全性与经济性成为日益迫切的问题。本文叙述了最优潮流的发展、主要算法,介绍了考虑暂态稳定约束的最优潮流(TSCOPF)和电压稳定约束的最优潮流(VSCOPF)的计算方法,并指出了最优潮流在电力市场环境下的发展方向。     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流

提出了考虑暂态稳定性约束的最优潮流(OTS)问题的计算方法。OTS是函数空间的非线性优化问题。采用约束转换技术，将函数空间的OTS转换为常规的静态优化问题。求解转换后OTS的关键在于如何计算暂态稳定约束函数关于系统控制变量等的雅可比矩阵。文中将伴随方程方法运用于该矩阵的计算，有效地提高了算法的效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后，优化模型规模庞大、计算负担重等问题。在一个简化的实际系统上对此方法进行了测试，测试结果证实了其有效性。     

电力系统暂态稳定预测控制的研究

提出了一种新的提高电力系统暂态稳定性的控制方法：预测控制方法。该方法 是用实测和预测分析相结合来取代传统方法中的解析推理，即以对发电机电磁功 率的实时测量来预测系统的稳定性，并根据预测分析的结果进行超前控制。数值仿真证实了 本控制方法的合理性和有效性。     

UPFC潮流控制与优化的研究

FACTS对电力系统暂态的控制作用已被广泛认可，但对稳态方面的作用仍需要进一步的研究。文中基于功率注入法，建立了统一潮流控制器（UPFC）的稳态模型，分析了UPFC的潮流控制特性，同时通过三维立体图像形象地显示出UPFC的控制范围。基于该模型，UPFC的潮流控制研究可转化为一个优化问题的求解。通过求解最优潮流问题可得到UPFC所在支路的传输功率、系统发电费用和系统网损。IEEE-14和IEEE-30节点系统的优化结果表明：UPFC对系统局部范围内的潮流有相当大的调节作用，但对于系统范围内的经济性目标却作用有限。这说明UPFC稳态控制能力依赖于系统的运行目标，因此UPFC在稳态下的最佳控制策略应该是与相应运行方式相结合的区域目标下的优化控制。该结论对UPFC的选址也有一定的参考价值。     

基于超导储能的暂态稳定控制器设计

设计了用于提高电力系统的暂态稳定超导储能（SMES）装置的非线性鲁棒控制器，并从数字仿真和动模实验两方面进行了验证。为了简化动态性能分析和控制器设计，在实验样机的基础上，提出了新的基于电流型变流器的SMES的动态模型，并将其转化为标幺制模型。通过外部干扰的引入，得到了装设SMES的单机无穷大系统的动态模型，并采用精确线性化方法和线性H_∞控制理论设计了SMES的非线性鲁棒控制器。为了验证该控制器的效果，对装设SMES单机无穷大系统进行了数字仿真和动模实验，并将其与常规PI控制器进行了比较。仿真和实验结果都证明了非线性鲁棒控制器具有良好性能。     

非线性控制理论在电力系统中应用综述

综述了非线性控制方法在电力系统中的应用。分别对基于微分几何理论的反馈线性化方法（包括输入对状态反馈线性化和输入输出反馈线性化方法）、直接反馈线性化方法、非线性变结构控制和基于Lyapunov综合方法等几种主要方法在电力系统非线性控制中的应用加以讨论。最后指出了仍然存在的技术难题，展望了有价值的研究方向。     

基于Lyapunov稳定性理论的发电机非线性励磁控制研究

将Lyapunov稳定性理论用于电力系统的非线性励磁控制，推 导了实用的发电机非线性最优励磁控制规律。通过理论分析、计算机仿真和动模实 验，证实了该控制方式具有较强的鲁棒性，在系统参数或运行状态变化时都具 有良好的控制效果。而且，励磁控制规律的获得不必经过繁杂的数学推导，易 为工程技术人员所掌握，具有明显的实用价值。为电力系统的励磁控制研究开 辟了一条新的途径。     

电力系统动态安全调度新算法

提出了一种动态安全调度新算法。基于最大相容集的概念，从暂态稳定控制的工程背景出发，将可行域为空的动态安全调度优化问题扩展为在其最大相容集簇上的寻优问题，并将其转换成一个混合整数规划模型，解决了动态安全约束过强导致优化问题不可行及预防控制的经济代价过高等困难。试验算例证实了模型和方法的有效性。根据动态安全调度特点探讨了今后的研究方向。     

含FACTS元件的电力系统非线性最优潮流计算

根据FACTS 元件的控制原理分别建立适合于最优潮流计算的数学模型，便于给定其计算初值和可行域。提出采用直接非线性路径跟踪算法求解含FACTS元件的电力系统最优潮流模型，研究了FACTS元件的支路潮流控制对该算法的影响。IEEE 30节点和IEEE 118节点系统的优化计算结果表明该算法不仅具有强大的处理不等式约束的能力，而且还具有较强的适应支路功率定向定值控制的能力，但其收敛性要受到FACTS元件的数目及安装地点的影响。     

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析----兼论电力系统暂态稳定性

非自治系统稳定性理论至今几乎仍是空白。虽然数值积分法可以给出精确的受扰轨迹，并按经验判断该轨迹是否稳定，但是缺乏稳定裕度的概念。李雅普诺夫方法不能提供稳定的必要条件，即使对定常系统也只能为稳定性提供保守的定性结论。对于一般的非保守力系或时变系统，几乎不可能构造严格的李雅普诺夫函数，并使其稳定域具有工程意义；而采用不严格的李雅普诺夫函数，则甚至连稳定的充分条件也难以保证。文中对非自治非线性多刚体系统的运动稳定性给出了严格的充要条件：互补群群际能量壁垒准则(complementary-cluster energy-barrier criterion, 缩写为CCEBC)。该定量化稳定理论清晰地反映了失稳的机理，发现并解释了非线性系统的许多特有现象；所提出的稳定裕度算法适用于任意多刚体运动系统的大扰动稳定性评估和任意参变量极限值的求取。已在国内外电力系统暂态稳定分析和控制工程中得到实际应用的扩展等面积准则(EEAC)就是这样的一个范例。