多机电力系统发电机组最优变目标控制的研究

在故障后系统新的平衡点在线预测的基础上,提出了一种新的发电机组励磁和调速相协调的最优变目标控制策略。它不仅能够最大限度地挖掘励磁调节器和调速器对系统暂态稳定的控制能力,而且利用发电机组的就地信息实现了分散预测与控制,便于工程应用。对一个3机9节点系统的仿真结果表明,在线预测方法总能够快速预测到最近的系统故障后新的平衡点,引导最优变目标控制系统快速收敛,而且对不同的网络结构和故障类型具有一定的自适应能力,提高了系统暂态稳定性,改善了系统的动态品质。     

改善暂态稳定性的HVDC非线性控制策略

提出了一种新的高压直流输电系统的非线性紧急控制策略。首先建立包括HVDC联络线在内的交、直流互联电网的观测解耦状态空间模型，根据该模型，只需要当地信号实施控制, 驱动子系统到达局部平衡点，就能使全系统达到稳定，然后应用非线性最优变目标控制策略推导出HVDC系统的控制规律。用3机系统进行数字仿真的结果表明，该方法能够在大干扰和紧急状态下充分利用HVDC的快速响应和短时过载能力，提高交、直流互联系统的暂态稳定性和对功率突然严重缺额的地区进行紧急功率支援。     

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。     

电力系统暂态稳定励磁和快关汽门综合非线性控制

在Ｚａｂｏｒｓｋｙ提出了的电力系统观测解耦状态空间模型的基础，进一步考虑励磁和高速系统的作用，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。     

发电机励磁与汽门系统解耦控制的神经网络逆系统方法

在分析励磁与汽门系统可逆性的基础上为输电系统中汽轮发电机组的控制提出了一种新的解耦控制器的设计方法，在系统精确模型参娄未知的情况下，神经网络逆系统可将被控系统解耦成两个SISO线性子系统；然后为了满足高性能控制的要求，针对两个不同的子系统增加两个不同的线性控制器来形成闭环控制。理论分析和仿真结果表明：该控制策略较好地解决了输电系统中汽轮发电机组控制时存在的多变量，非线性，强耦合问题，实现了系统的动态解耦控制，因此可显著增强输电系统的暂态稳定性。     

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.     

基于非线性预测控制算法的发电机励磁与快速汽门协调控制

在非线性预测控制理论的基础上,提出了基于多目标方程的综合预测模型.采用发电机功角和机端电压输出方程为预测模型对各状态变量进行预测,在线滚动优化求出含有预测信息的励磁与快控汽门协调控制规律.通过建立预测模型方式,较好地解决了发电机状态方程非线性、时变的问题;通过对多目标系统综合求解,实现发电机组励磁与快速汽门系统的相互关联、协调控制.对单机无穷大系统的计算机仿真结果表明,采用此算法提高了系统的暂态稳定性和电压稳定性,增强了系统在故障后的动态品质.     

多输入控制系统中目标全息反馈法的极点配置原理

在多输入多输出控制系统中,详细论述目标全息反馈非线性控制法(nonlinear control with objective holographic feedbacks, NCOHF)的极点配置原理。在双曲平衡点的邻域内,由于非线性系统与其一次近似系统具有拓扑等价性,因此通过对一次近似系统的讨论,推证出：在多输入系统中,目标全息反馈法可通过极点配置来确保各目标量的准确跟踪和非线性系统的稳定性。以凝汽式发电机组为例,进行极点配置设计,提出目标全息反馈非线性综合控制(nonlinear integrated control with objective holographic feedbacks, NICOHF)规律。仿真结果表明该方法使发电机具有良好的动、静态性能。     

微分代数模型可控制动电阻与励磁系统多指标非线性控制

针对微分代数模型的水轮发电机组可控制动电阻(Thyristor Controlled Braking Resistor,TCBR)与励磁系统进行多指标非线性扰动解耦控制律设计。微分代数模型多指标非线性设计方法(Differential Algebraic System Multi-Index Nonlinear Control,DASMINC)将输出函数选取为系统关键变量线性组合的形式,通过扰动解耦设计,借助哈特曼-格鲁勃曼(Hartman-Grobman)定理,适当选取输出函数参数矩阵配置微分代数模型闭环系统平衡点处特征根位置,使系统获得优良控制性能。仿真结果表明该方法控制的TCBR与发电机励磁系统能大幅提高水电站输电系统暂态稳定性,抗扰能力强,且能很好协调各状态量的动、静态性能。     

多机电力系统再同步最优变目标控制

本文在最优目标控制（ＯＡＣ）的基础上，根据电力系统再同步的特点，提出再同步最优变目标控制（ＯＶＡＣ）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所希望的稳定平衡点。所得到的再同步励磁和快关汽门综合控制规律是根据多机电力系统观测解耦状态空间模型导出的，仅需要获得局部信息，而且能形成闭环反馈控制，因此容易实现。通过数字仿真表明，最优变目标控制能使电力系统快速可靠地再同步。     

基于观测解耦状态空间的多机励磁非线性分散最优控制策略

为进一步改善多机系统的暂态稳定性,结合直接反馈线性化原理和最优控制理论推导出多机系统中励磁的分散控制规律。该控制策略是根据多机电力系统观测解耦状态空间得出,只需要当地信号实施控制,驱动子系统到达局部平衡点,就能使全系统达到稳定。仿真结果表明,该控制规律能够较好地提高多机电力系统的暂态稳定性。     

改进伴随系统法求解电力系统主导不稳定平衡点

伴随系统法是用于电力系统暂态稳定分析的一种新方法。根据该方法,故障后电力系统的主导不稳定平衡点可以通过求解相关伴随梯度系统的渐近稳定平衡点得到。文中对上述方法做了进一步改进。对于故障清除后的电力系统所对应的非线性自治系统模型,可以构造一族与之相关的梯度系统,这些梯度系统共享一个势能函数和相同的平衡点。通过在状态空间中不同的点处选择势能下降快的系统进行积分,并考虑到误差控制,可以更快地找到稳定边界上的主导不稳定平衡点。IEEE 10机39节点系统的仿真结果证实改进方法有较明显的效果。     

基于最优控制原理的电力系统紧急控制及应用

基于时域方法仿真得到系统受扰轨迹,并结合实际电网安全稳定控制系统的配置情况和运行要求,给出了暂态稳定下最优紧急控制模型。采用了启发式故障后轨迹相对功角最大值小于门槛值作为暂态稳定约束条件,通过引入变分原理,推导了暂态稳定约束条件对控制量的灵敏度。通过建立线性规划模型,把微分代数方程所描述的电力系统紧急控制转化为以切机切负荷为控制量的最优控制问题。文中提出的暂态稳定紧急控制模型与时域仿真方法具有同等的适应性。广东电网的计算结果表明,文中方法对紧急控制策略灵敏度的确定高效且实用,对保证电网安全稳定运行有重要意义。     

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。     

级联式SSSC上层非线性控制方法

为了优化系统潮流,提高系统稳定性,提出了当静止同步串联补偿器(SSSC)中层采用恒阻抗控制时的SSSC上层非线性控制方法,给出了基于电压源型逆变器(VSC)的无功补偿装置分层控制结构。通过分层控制结构及直接求解方法的应用,简化了基于微分几何理论的反馈精确线性化方法应用于SSSC非线性控制策略的求解过程;结合线性最优控制理论,将基于微分几何理论的精确线性化方法应用于SSSC控制,并应用实时数学仿真器(RTDS)建立了包括SSSC主电路结构、底层调制算法等在内的单机无穷大系统的详细的电磁暂态模型。仿真验证了提出的分层控制结构的可行性及非线性控制方法的有效性。