复杂电力系统多方式下低频振荡抑制器优化配置的研究

针对现代电力系统低频振荡抑制问题,该文提出能适应包含电力系统稳定器(PSS)、灵活交流输电系统(FACTS)等动态元件中的附加控制器和可同时兼顾多种运行方式的多机复杂电力系统低频振荡抑制器参数协调优化的数学模型,它避免了大多只考虑单运行方式或只计及了PSS参数优化整定的局限性;并对该模型提出基于免疫遗传算法的参数优化整定方法.免疫遗传优化方法能避免现有典型参数优化配置方法的局部极值和收敛速度较慢等问题.新疆电网多种典型运行方式的低频振荡抑制器的参数优化配置结果表明该文数学模型和优化方法是有效的.     

基于ETAP的电力系统低频振荡仿真研究

低频振荡是远距离、重负荷、弱联系的互联电网中常见的故障,目前抑制电力系统低频振荡最常用、最有效、最经济的方法是在励磁控制中加装电力系统稳定器(PSS)。分析了低频振荡的成因与校正原理,采用ETAP建立了以PSS为励磁系统辅助控制的同步发电机组及励磁系统模型,并以4机2区系统的低频振荡仿真模型进行仿真校验,分析系统运行方式对PSS的控制效果及PSS参数配置对电力系统低频振荡的抑制效果。为发电机组、励磁系统及PSS的设计提供了依据,同时给电力系统稳定性分析提供了准确的仿真模型及有效的PSS配置参数。     

优化配置电力系统稳定器参数抑制发电机机端功率振荡

分析一起由于机械问题引发的发电机机端功率低频振荡现象,研究优化配置电力系统稳定器（powersys—ternstabilization,PSS）参数来抑制发电机机端功率振荡的控制策略的可行性,并在实际运行中进行验证。验证结果证明,PSS对提高电力系统的动态稳定以及抑制系统低频振荡具有良好的效果。     

BFO-PSO混合算法的PSS参数优化设计

针对传统PSS参数设计问题,文中基于细菌觅食-微粒群混合优化算法,提出一种协调优化PSS参数的新方法。为了提高电力系统机电振荡模式的阻尼和增加系统的鲁棒性,将阻尼控制器参数设计问题归结为带有不等式约束的目标优化问题,并在目标函数中考虑了多种运行方式,采用细菌觅食-微粒群混合优化算法求解优化问题设计PSS参数。最后通过算例验证了该方法的合理性,是一种对多种运行方式具有良好鲁棒性的阻尼控制器参数优化方法,有效地抑制了低频振荡。     

采用特征值法和Prony法相结合的PSS自适应控制

随着互联电力系统的规模日益增大,系统互联引发的低频振荡问题已成为危及电网安全运行、制约电网传输能力的最主要因素之一.通常采用离线配置电力系统稳定器(PSS)来实现抑制低频振荡的目的.但是由于电力系统的实时性,在发生大扰动时,事先整定好的PSS对电力系统低频振荡的抑制效果并不理想,因此考虑采用PSS的自适应控制.提出一种采用特征值分析法和Prony分析方法相结合的PSS自适应控制.低频振荡发生后,通过滑动数据窗的方法缩短Prony辨识时间,先辨识得到频率较高的振荡模式,选取主导振荡模式在线配置PSS,在Prony方法辨识出振荡模式之前采用离线配置参数.克服了Prony在线辨识在低频振荡应用中的局限性.通过对4机2区系统的分析,得出在线配置PSS相对于离线配置PSS的优越性.验证了通过Prony方法在线配置PSS参数的可行性.     

抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法

电力系统稳定器(PSS)是抑制低频振荡最常用的方法,但安装了基于负阻尼机理设计的PSS后仍然可能发生共振机理低频振荡。推导了共振机理低频振荡幅值的数学表达式,并对振荡模式的共振特性进行分析。据此提出了抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法。本方法设计的目标函数不仅考虑PSS的相位补偿特性,同时考虑了其幅频特性,能够更好地补偿振荡频率处所需相位并调整PSS提供的增益。此外根据不同振荡模式的共振特性计算得到不同的权重系数,保证了对系统危害更大的振荡模式能被更好地抑制。最后采用粒子群优化算法求得最佳的PSS参数。四机两区域系统中的仿真结果表明,相比传统的基于负阻尼机理设计的PSS,所提方法设计的PSS能够更加均衡有效地抑制共振机理低频振荡,同时不影响其原有的对负阻尼低频振荡的抑制效果。     

电力系统镇定器和强力式励磁调节器参数优化及性能比较

本文在运行方式相同的情况下，采用次最优控制理论分别对电力系统镇定器(PSS)和强力式励磁调节器(APB)的参数进行了优化，然后计算小扰动动态过程进行比较。计算结果表明，参数优化的效果是显著的，且在抑制低频振荡方面，PSS优于APB。     

采用低阶动态补偿器的电力系统分散控制

提出一种用低阶动态补偿器抑制电力系统低频振荡的分散控制方法。安装在不同地点的多个低阶动态补偿器通过给定结构输出反馈统一设计,使系统的所有机电振荡模态具有整体最优的阻尼效果。用本地可测量和广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)提供的部分关键远方信息共同作为补偿器的输入,从而可使本地振荡模态和区间振荡模态都得到良好的抑制。同时考虑多种运行方式优化控制器参数,使控制器具有更好的适应性;采用区域极点配置保证控制器具有一定的鲁棒性。最后,将控制器的参数求解归结为一个非光滑优化问题,并用梯度采样法进行求解。2个示例系统的仿真结果表明,该文所设计的控制器对低频振荡有着明显的抑制作用,优于传统的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)。     

多机系统调速侧电力系统稳定器GPSS的设计

低频振荡是一种不利于电力系统安全和稳定运行的现象,而电力系统稳定器(PSS)可以有效抑制低频振荡。由于励磁系统和电力系统运行方式及工况之间的密切关系,致使电力系统中PSS的协调设计和安装地点的选择成了PSS能否用于电力系统的关键。作者设计了一种调速侧电力系统稳定器,其设计原理和传统的PSS一样简单,且具有较好的鲁棒性,同时还具有多机解耦特性,给本机带来阻尼的同时不会给其它机组带来负阻尼,避免了参数协调和安装地点的选择。最后利用算例仿真验证了调速侧电力系统稳定器不仅可以抑制低频振荡,还可以提高电力系统暂态稳定性。     

具有多模型适应性的发电机PSS参数优化方法

现代电力系统中应用配置的电力系统稳定器(PSS)模型不尽相同,而传统PSS参数设计方法仅局限于传统PSS模型。文中提出了具有多模型适应性的发电机PSS参数优化方法,以PSS相位补偿效果为优化目标,采用粒子群算法对该发电机的PSS参数进行优化。该方法对多种PSS模型具有高度适应性,不仅适用于传统的PSS模型,也适用于无超前滞后环节的新型PSS模型。算例表明,采用具有多模型适应性的发电机PSS参数优化方法可有效提升系统阻尼,抑制系统低频振荡。     

Power system stabilizer design using Strength Pareto multi-objective optimization approach

Power system stabilizers (PSSs) are the most well-known and effective tools to damp power system oscillation caused by disturbances. To gain a good transient response, the design methodology of the PSS is quite important. The present paper, discusses a new method for PSS design using the multi-objective optimization approach named Strength Pareto approach. Maximizations of the damping factor and the damping ratio of power system modes are taken as the goals or two objective functions, when designing the PSS parameters. The program generates a set of optimal parameters called Pareto set corresponding to each Pareto front, which is a set of optimal results for the objective functions. This provides an excellent negotiation opportunity for the system manager, manufacturer of the PSS and customers to pick out the desired PSS from a set of optimally designed PSSs. The proposed approach is implemented and examined in the system comprising a single machine connected to an infinite bus via a transmission line. This is also done for two familiar multi-machine systems named two-area four-machine system of Kundur and ten-machine 39-bus New England system. Parameters of the Conventional Power System Stabilizer (CPSS) are optimally designed by the proposed approach. Finally, a comparison with famous GAs is given.     

自适应混沌粒子群算法在PSS设计中的应用

该文采用一种改进的粒子群算法PSO———自适应混沌粒子群算法ACPSO,对多机电力系统稳定器参数进行优化设计,以抑制系统低频振荡。该算法通过混沌初始化粒子群,在迭代计算过程中根据粒子的适应值自适应地调整算法惯性系数,从而可以获得更好的全局搜索能力和收敛速度。选取系统机电振荡模式最小阻尼比最大化为目标函数,将PSS参数优化转换为带不等式约束的非线性优化问题。以3机9节点系统为例,特征值和非线性仿真结果表明,运用该方法设计的PSS能够有效地抑制外界扰动引起的低频振荡。     

采用广域测量信号的PSS参数优化设计

为了解决传统的电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)因局限于反馈本地信号而不能很好地抑制区域模式的问题,针对区域模式装设引入广域测量信号的PSS,针对地区模式装设引入本地信号的PSS。根据参与因子确定PSS装设地点,然后应用遗传算法对其参数进行协调。由于PSS反馈远方信号,设计时考虑了通信延迟的影响。算例表明,提出的方案能够较好地抑制低频振荡。     

电力系统低频振荡与PSS分析

利用单机无穷大系统小干扰线性化模型从理论上分析了应用快速高增益励磁调节器后系统产生低频振荡的原因。对PSS抑制低频振荡的原理——相位补偿进行了分析。讨论了PSS的各个环节功能及参数对阻尼低频振荡的影响，并给出了某发电机组PSS相位校正的实测数据，证明PSS对低频振荡有良好有效的抑制作用。     

多机系统复转矩系数分析及PSS参数计算

针对电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡所基于的阻尼转矩概念,为将阻尼转矩的概念推广应用到多机系统中,提出一个把多机系统中的区域间振荡简化为一个两机系统模型,在两机模型中应用复转矩系数法的研究方法,说明基于单机无穷大系统的复转矩系数法推广应用到多机系统中的意义和合理性,推导基于两机模型的PSS补偿角度计算方法,并且通过比较说明该方法的计算结果与基于单机无穷大模型的计算结果存在差异。     

加速功率型电力系统稳定器的研制

目前国内生产的电力系统稳定器(PSS)多数采用单一电功率作为输入信号.由于机械功率不易获得,假定机械功率恒定时电功率就等于加速功率,而调整机械功率时,不宜再用电功率代替加速功率.因此0.1～2.0Hz频率范围内的低频振荡采用正阻尼参数后"反调"问题常常变得更严重,为解决"反调"问题,文章参考IEEE的PSS2A模型,开发了一种新型PSS,该PSS采用转速信号与电功率信号合成的加速功率作为输入信号,在解决"反调"问题的同时并不影响阻尼效果.动模试验结果及在内蒙古自治区达拉特火电厂的运行试验结果表明该加速功率型PSS具有良好的阻尼效果及抑制"反调"的功能.     

东北、华北和华东电网联网方案研究

研究了2015年我国东北、华北和华东三个大区电网的联网方案,针对不同联网方案下系统的低频振荡特性进行了分析和比较,证明了在系统中的主要大型发电厂配置电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)可以改善低频振荡的阻尼特性,并验证了所配置的PSS的有效性.文章还对系统负荷的阻尼特性进行了灵敏度分析,最后对各种交流和直流故障下系统的暂态稳定特性进行了研究.初步结果表明,将三个大区电网互联为一个大同步电网在技术上是可行的.     

基于分散控制理论的多机系统低频振荡抑制

常规的电力系统低频振荡抑制措施是在发电机励磁系统中加装电力系统稳定器(PSS),然而它在多机电力系统中的应用并没有充分的理论研究.将大系统分散控制原理应用于多机电力系统低频振荡抑制问题,只要分散阻尼控制器(DDC)的阶数足够高,分散闭环控制系统的低频振荡模态总可以在复平面内任意配置.分析了PSS与DDC的关系,论证了PSS是DDC的一种特殊形式,因而从理论上说明了DDC比PSS优越.将DDC的优化配置表示为一个带不等式约束的非光滑优化问题并用遗传算法求解.以新英格兰测试系统和我国西北电网为算例的计算结果表明,在发电机励磁系统中加装DDC是一种有效的低频振荡抑制新措施.     

提高电力系统稳定器增益的相位幅值协调优化方法

特高压互联电网的建设造成了系统低频振荡和阻尼的降低,增加了电网动态失稳的风险。电力系统稳定器(PSS)可以有效地提高系统的阻尼。由于常规的参数设置方法可能造成PSS运行增益偏小的问题,文中提出了一种新的参数设置思路和方法。通过相位和幅值协调优化,提升PSS增益的稳定裕度,从而大幅提高PSS正常运行时的交流增益,明显地增强PSS的阻尼效果。仿真及实际现场PSS投运试验验证了新的参数设置办法在基本不影响角度补偿的情况下,大幅提高PSS运行增益,提升抑制低频振荡的能力,提高小干扰稳定性和电网故障后的恢复能力。