计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器（TCSC）非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。     

不健全广域信息下时滞非线性鲁棒综合控制器设计

同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用为基于广域测量系统(WAMS)的广域控制提供了实现条件。由于远方反馈信息的不健全和时滞影响，基于广域信息的闭环电力系统将是一个时滞非线性系统。针对这种时滞非线性系统，结合逆系统理论和鲁棒H￥控制理论，提出不健全广域信息下考虑时滞影响的非线性鲁棒综合控制器的设计方法。首先，应用逆系统方法将强非线性电力系统进行线性化，然后，根据广域信息的不确定性，推导具有干扰输入的时滞线性系统模型，最后，应用线性矩阵不等式(LMI)理论设计该线性系统的鲁棒反馈控制律，进而得到原非线性电力系统的最终控制规律。时域仿真结果表明，当考虑广域信息的不健全和时滞影响时，非线性鲁棒综合控制器仍具有较小的系统过渡时间、振荡次数及振荡幅度，能大幅度增加系统的故障临界切除时间。     

基于广域测量的滑模TCSC控制器设计

广域测量系统为电力系统实现网络化控制提供了新的解决方案。文章对基于广域测量信号的可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)系统进行了分析,建立了基于广域测量的TCSC系统模型。通过引入附加状态变量,将含有时滞的时滞系统转换为不含时滞的离散控制系统,并采用离散滑模控制的方法设计了状态反馈控制器,对克服控制器中的抖振问题提出了有效的解决方法。为验证所提出方法的有效性,对单机无穷大系统进行了仿真计算,表明该方法可以有效保持系统的稳定性。     

采用T-S模糊模型的TCSC多目标控制器设计

在电力系统中装设可控串联补偿(TCSC)可以改善系统的稳定性,抑制次同步谐振和区域间的低频振荡,提高远距离联络线的传输能力。为更好地发挥TCSC效益,利用模糊T-S模型无限逼近非线性系统的特性,提出了一种多目标TCSC控制器设计方法。建立了一类含TCSC的两机电力系统的模糊T-S模型,把闭环系统的稳定性、H∞性能、极点配置的要求统一到一个线性矩阵不等式组中,基于线性矩阵不等式理论实现了TCSC多目标控制器设计,采用并行分配补偿技术,设计出了全局非线性系统的控制规律。最后,利用MATLAB进行了仿真,结果表明所设计的控制器能有效提高电力系统的功角稳定性,保证系统具有良好的动态性能,能满足多个目标要求,具有比TCSC非线性H∞鲁棒控制器更优越的性能,且易于工程实现,它将会在电力系统稳定控制中得到更多应用。     

采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计

针对电力系统区间低频振荡问题,基于广域测量系统和柔性交流输电系统技术,提出了一种采用时滞广域测量信号的电力系统阻尼控制器设计方法。该方法结合时滞依赖状态反馈鲁棒控制和状态观测理论,实现了广域电力系统的时滞输出反馈鲁棒控制。以四机两区域电力系统为例,设计了晶闸管可控串联补偿(TCSC)附加阻尼控制器。小信号分析和时域仿真结果都表明:所设计的控制器能显著抑制区间低频振荡,并且具有时滞不敏感性和运行条件鲁棒性。     

可控串补( TCSC)的自适应单神经元控制

电力系统是一个高阶、强非线性系统,其模型和运行参数的不确定性给各种控制器的设计带来极大的不便,智能控制方式通过人为构造一非线性映射与被控系统进行拟合,而不需要精确的数学模型,因此具有良好的控制特性。利用单神经元设计了可控串补(TCSC)控制器,并在单机———无穷大系统中和常规PID控制器的控制效果做比较,结果表明:基于单神经元的TCSC自适应控制系统对电力系统暂态稳定性具有良好的效果。     

可控串补(TCSC)的自适应单神经元控制

电力系统是一个高阶、强非线性系统,其模型和运行参数的不确定性给各种控制器的设计带来极大的不便,智能控制方式通过人为构造一非线性映射与被控系统进行拟合,而不需要精确的数学模型,因此具有良好的控制特性.利用单神经元设计了可控串补(TCSC)控制器,并在单机--无穷大系统中和常规PID控制器的控制效果做比较,结果表明:基于单神经元的TCSC自适应控制系统对电力系统暂态稳定性具有良好的效果.     

计及反馈信号时滞影响的广域FACTS阻尼控制

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于远方反馈信号的时滞影响,基于广域信号的闭环电力系统将是一个典型时滞微分动力系统。针对这种时滞微分动力系统,该文提出了一套基于线性矩阵不等式(LMI)理论的广域FACTS阻尼控制器的设计方法。对于高维、时滞电力系统,首先应用Schur降阶算法进行降阶处理,然后在降阶系统上应用LMI理论和遗传算法设计了具有最大允许时滞的广域FACTS控制器,以提高互联电力系统对反馈信号时滞的不敏感性。并将所提出的方法应用于广域SVC控制器的设计。时域仿真结果表明:当考虑反馈输出信号的时滞后,所设计的广域FACTS控制器仍能有效地阻尼10机39节点新英格兰测试系统中的低频振荡。     

计及时滞影响的广域附加阻尼控制

针对广域测量信号的时滞对系统动态性能的不利影响,提出了一种电力系统广域附加区间阻尼控制器设计的直接迭代方法。由已知的线性矩阵不等式定理,推得一种作为时滞系统渐近稳定性判据的基于状态反馈的矩阵不等式定理。利用变量替换法,将定理中的非线性矩阵不等式转变为线性矩阵不等式,进而将阻尼控制器设计转化为隶属于线性矩阵不等式的锥补问题并进行迭代求解。该方法可直接获得状态反馈控制矩阵,并具有良好的收敛性。测试系统的仿真结果表明,广域附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,能够较好地抑制区间振荡。     

逆系统方法在TCSC稳定控制中的应用

简单介绍了基于坐标变换和反馈控制理论的一种反馈线性化方法－逆系统方法。运用逆系统方法将含可控串联补偿电容器（TCSC）的非线性电力系统线性化,并且对该线性化的系统运用具有二次型性能指标的线性最优控制方法设计了TCSC的稳定控制器,将其与用微分几何法和用直接大范围线性化法设计的控制器进行了比较,结果表明它们具有相同的控制效果,即均能提高电力系统的暂态稳定性。     

适用于多工况的多FACTS广域协调控制研究

灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,FACTS)装置在电力系统中应用广泛,开展基于广域测量系统(Wide-area Measurement System,WAMS)的多FACTS协调控制研究是未来FACTS发展的主要方向之一。建立了广域集中协调控制架构,采用动态输出反馈控制结构,利用凸多面体的微分包含理论,提出了一种适用于多种工况的多FACTS协调控制算法;针对WAMS信号存在的固有时滞特性分析了算法的时滞裕度,使得算法在裕度范围内均可保证系统稳定运行。最后含SVC和TCSC的多机算例验证了所提算法,表明算法在多种工况中均表现出较好的控制效果,保证系统在强阻尼模式下运行。     

广域阻尼控制延迟特性分析及其多项式拟合补偿

基于广域测量系统(WAMS)的互联电网区间阻尼控制能够有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量.采用远方反馈信号的广域阻尼控制系统需要解决的工程问题之一是研究数据传输过程中引入的延迟对控制性能的影响及其补偿方法.文中根据我国部分WAMS工程的通信延迟实测数据分析了WAMS延迟的特点,并针对广域阻尼控制设计了基于多项式拟合的预测方法补偿滞后的远方反馈信号.以一个典型的2区域4机系统为例研究了不同延迟条件对阻尼控制的影响和补偿效果.仿真表明:所提出的延迟补偿方法能够在一定延迟范围内有效地维持采用远方反馈信号的广域阻尼控制效果,为其工程应用奠定了基础.     

一种简单实用的分散非线性励磁控制方法

基于广域测量系统（WAMS）提供的电力系统惯量中心（COI）数据,建立了COI参考坐标系下完全解耦的发电机模型,并根据Lyapunov理论和反步法思想,提出了一种简单实用的分散非线性励磁控制设计方法。该方法原理简单,仅有的3个控制器参数设置非常容易;此外,需要WAMS传送至发电机的控制信号只有3个,降低了信道拥堵的可能性。新英格兰测试电力系统（NETPS）中的仿真结果表明,这种非线性励磁控制器不仅对发电机参数、运行状态和负荷类型具有良好的鲁棒性,而且允许COI信号存在时滞,允许时滞的类型和范围基本能覆盖正常情况下的WAMS数据延时。     

计及时滞影响的水轮发电机调节系统的广域H∞控制

研究了水轮发电机调节系统的广域H∞控制,探讨利用线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）进行H∞控制器设计的方法及步骤。除计及时滞影响外,还考虑了外部扰动和建模误差等不确定因素。以联接到远方系统的水轮发电机为例,进行了存在广域测量系统（wide area measurement system,WAMS）时滞影响的水轮发电机调节系统的H∞控制器设计。仿真及分析表明,所设计的控制器在一定范围内具有对时滞的不敏感性,可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定。     

考虑时滞影响的电力系统稳定分析和广域控制研究进展

计算机技术、网络技术和通信技术的快速发展及其在电力系统中的广泛应用,使得电力系统的监测、分析和控制方式向着广域化、网络化和智能化方向发展。在此发展过程中,一个不容忽视的问题就是信号传输和处理过程中时滞的影响。文中首先对广域测量系统的时滞特性进行了分析,接着对国内外考虑时滞影响的电力系统建模、稳定分析和广域控制3个方面的最新研究成果进行了综述,指出常规电力系统稳定分析方法与考虑时滞的状态估计方法相结合具有工程实践价值,并认为在电力系统时滞特性的定量分析、信息和电力网络综合建模、考虑时滞的状态估计以及基于时滞电力系统动力模型的稳定控制方面仍需进一步深入研究。最后展望了时滞电力系统稳定分析和广域控制可能的研究方向。     

Robust controller design for large interconnected power systems with model uncertainties based on wide-area measurement

Recently the controller using wide-area measurement systems (WAMS) signals has been suggested to accommodate the dynamic performances of large interconnected power systems. However, there is an unavoidable delay before the wide-area signals are received at the controller site. Therefore, a delay-independent robust control problem of large interconnected power systems is studied via H _∞ fuzzy control method based on wide-area measurement. First, a set of equivalent Takagi–Sugeno (T–S) fuzzy model is adopted to represent the nonlinear large interconnected power system. A wide-area state feedback decentralized H _∞ fuzzy control scheme is developed to override the various disturbances, solve the effect of model uncertainties and stabilize the large power system. The H _∞ decentralized control problem is parameterized in terms of a linear matrix inequality (LMI) problem, and the LMI problem can be solved efficiently using convex optimization techniques. Finally, the effectiveness of the proposed controller design methodology is demonstrated through simulation example. This work is supported by the National Science Foundation of China under grant 60374039, 60404007.     

广域测量技术在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用.通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究.     

基于线性矩阵不等式理论的广域电力系统状态反馈控制器设计

应用基于同步相量测量单元的广域测量系统进行广域控制时,反馈信号的传输时延是不能忽略的。作者根据实际电力系统的特点构造了部分状态含时延的状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式理论提出了时滞依赖的稳定性条件,根据该条件不仅能得到保证系统稳定的控制器,而且可以得到保证系统稳定的最大允许时间延迟。最后以4机系统为例,用时域仿真的结果说明所得控制器的性能及该方法的有效性。