计及广域信号多时滞影响的电力系统附加鲁棒阻尼控制

针对基于广域测量系统的多时滞电力系统低频振荡阻尼控制的研究不足以作为主要控制方法之一的鲁棒控制方法求解参数步骤复杂的缺陷,提出一种可直接求解控制参数的多时滞广域电力系统阻尼控制器的设计方法。利用Lyapunov-Krasovskii泛函理论推导出的多时滞系统稳定判据,将控制镇定问题转化为线性矩阵不等式的可行性问题,直接求解控制参数,避免了传统方法中利用智能算法迭代求解参数的不便。4机2区域系统的时域仿真结果表明,所提出的多时滞阻尼控制方案能有效抑制区间模式的低频振荡,提高电力系统的稳定性。     

广域电力系统稳定器阻尼控制系统综述及工程应用展望

广域电力系统稳定器(PSS)阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡最直接有效的方法。文中综述了国内外的相关研究成果,针对广域PSS控制系统的各个环节进行了深入探讨,包括系统分析建模、反馈信号和控制点的选择、时滞及其稳定性分析、控制器设计等。文中指出非线性分析及建模,尤其是基于量测的Prony分析法更适用于复杂的电力系统;在广域反馈信号选择方面,主模比指标法较为合理,但在工程应用中还要依据实际情况考虑;特征根法及其优化算法可以快速对复杂电力系统的时滞稳定域进行求解,在时滞处理方面,时滞补偿法较时滞不敏感鲁棒控制更易实现且效果较佳;此外,在线自适应参数控制由于可以适应和跟踪系统的变化,较离线设计效果更佳。针对复杂电力系统的广域PSS研究中所面临的研究课题进行了展望,并指出了未来广域PSS工程应用中面临的一些问题,如算法实时性、系统投切时机选择、防误逻辑等。     

广域电力系统中时滞控制信号的选择

针对广域电力系统时滞控制问题,提出通过选择合适的时滞控制信号可以简化控制设计过程,避免论证/采用复杂的时滞控制理论.提出一种简单有效的时滞敏感程度指标(TDSI)评估控制信号对时滞的容忍程度,论述了在实际电力系统中的计算方法.采用新英格兰测试系统进行了常见扰动方式、候选信号的TDSI评估、有/无控制器的系统动态响应仿真,结果表明:采用TDSI值较小的广域信号作为输出反馈信号,根据常规无时滞控制理论设计的控制器在快速有效抑制低频振荡的前提下,具有较好的抗时滞性能.     

电力系统广域阻尼控制与工程应用

弱阻尼区间低频振荡是制约互联电网区域间输电能力提高的因素。传统阻尼控制器的输入主要为本地信号,不能很好地反映区间振荡模式,对区间振荡模式的阻尼效果很有限。虽然阻尼控制器应用日益广泛,但低频振荡现象仍时有发生。基于广域测量系统的广域阻尼控制是解决区间振荡问题的有效措施,其系统结构、建模、输入信号和控制地点的选择、网络通信...     

基于LMI的时滞电力系统双层广域阻尼控制

针对时滞电力系统提出一种新型建模方法,并且对其进行了广域附加区间阻尼控制的双层控制设计。直接采用时滞系统控制理论克服广域信号的时滞对闭环电力系统稳定性的不良影响。第一层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制,利用时滞系统的控制理论,采用线性矩阵不等式方法,求解状态反馈矩阵和观测器增益矩阵,进行反馈控制。10机39节点算例测试系统上的仿真结果表明,基于该方法设计的附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,鲁棒性强,能够较好地抑制区间振荡。该方法为关于时滞系统的控制理论在广域附加区间阻尼控制中的直接应用搭建了平台,提供了可行性。     

考虑时延影响的互联电网区间阻尼控制

采用广域信息可有效地提高大型互联电力系统的动态性能。在这个过程中,信号传输和处理的时间延迟不可忽略。文中利用留数矩阵确定广域控制回路;采用Pade逼近法近似广域信号时间延迟,并写成状态空间形式,使系统变为不显含时延项的控制系统;设计了区间阻尼控制器,分析了时延对其性能的影响,并应用线性最优方法确定其反馈控制参数。两区四机系统上的仿真结果说明了考虑时间延迟的情况下,应用线性最优方法来确定区间阻尼控制器的反馈控制参数,能有效抑制区间低频振荡,提高互联电网的稳定性。     

考虑时滞影响的电力系统广域集中励磁控制

针对电力系统区间低频振荡问题,构建了广域集中励磁控制(wide-area centralized excitation control,WCEC)框架。在充分考虑时滞影响的前提下,根据时滞输出反馈鲁棒控制理论设计了WCEC。广域测量系统实时测量反映区间低频振荡的状态变量,并将其传送至WCEC进行计算分析,WCEC把全局控制信号传送给相关机组的励磁系统,以此阻尼电力系统区间低频振荡。4机2区域电力系统的频域分析和时域仿真表明,WCEC在较宽的时滞区间内提高了系统的阻尼值,能够快速有效地抑制区间低频振荡,并且具有对运行状况的鲁棒性和对时滞类型的不敏感性。     

计及时滞影响的电力系统H∞阻尼控制

利用Pade近似方法将时滞环节转化为状态空间形式,从而建立考虑传输时滞的开环电力系统线性化模型;采用基于H∞阻尼控制的混合灵敏度方法对所建模型进行鲁棒控制器设计。时域仿真结果表明:所设计的鲁棒控制器对电力系统广域时滞具有一定的耐受能力,同时可以抑制系统干扰的影响。     

基于ε—权衡“阻尼—时滞”电力系统广域阻尼控制

在解决电力系统区间低频振荡时存在广域信号延迟问题,对系统稳定运行带来巨大影响。针对此问题,首先建立时滞电力系统降阶数学模型;然后提出一种基于权衡的思想实现广域阻尼控制,通过利用线性矩阵不等式（LMI）工具箱并借助李雅普诺夫时滞稳定性判据求解广域阻尼控制器（WADC）参数,再利用时滞分割间接方法证明系统的稳定性,并对系统阻尼特性进行分析。最后以四机两区模型为例进行仿真,结果表明在约6 s时转子角和有功功率基本趋于稳定,相比其他常用广域阻尼控制器方法有效地改善电力系统阻尼稳定性。     

基于阻尼转矩分析法的时滞丢包统一建模及其应用

广域测量系统的应用和发展为解决大电网互联中产生的区域振荡提供了新方法,但其应用过程中产生的时滞和丢包对系统稳定产生了重要影响。阻尼转矩分析法物理意义明确,是分析小干扰稳定的重要方法。文中首先叙述了时滞和丢包的处理方法,接着通过取其期望的方法将丢包这个概率性事件转变成确定的数值,从而在时域和频域内推导出考虑时滞丢包的采样模型。在此基础上推导出考虑时滞丢包的统一阻尼转矩分析法模型,并结合相量法将其应用于电力系统稳定器的参数优化设计。最后,通过两区四机和大电网算例证明了模型的正确性和可行性。     

基于PID负荷频率控制的电力系统时滞相关鲁棒稳定性分析

基于Lyapunov-Krasovskii泛函方法讨论了单区域电力系统负荷频率控制问题。建立了考虑通信时滞环节的系统模型,并将基于PID控制器的系统转换为具有反馈控制的闭环系统,构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,并应用逆凸不等式方法处理泛函导数中的积分项,推导出系统矩阵中含有PID参数的鲁棒稳定性判据。并结合数值实例分析了系统在不同时滞类型的情况下,PI控制增益与系统时滞稳定裕度之间的关系,仿真结果表明了文中方法的有效性和相比已有方法的优越性。     

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析

为了研究含风电场的电力系统小干扰稳定性,建立了一种用于小干扰稳定性分析的风力发电机组的数学模型.利用该模型方法来研究风电场接入单机系统和六机系统的小干扰稳定性.通过算例分析,风电机接入无穷大系统时,改变机端无功补偿容抗的大小和风电机的出力,与风力发电机的转差率和暂态电势的q轴分量强相关的振荡模态阻尼比变化不大,风电机系...     

电力系统时滞依赖型鲁棒稳定判据及其应用

给出了一种改进的舍不确定性时滞环节的电力系统稳定性Lyapunov鲁棒稳定判据.首先基于Krasovskii理论列解时滞系统的Lyapunov泛函,接着将泛函对系统轨迹的导函数用一组线性矩阵不等式表达,在泛函导数推导过程中,通过引入一些必要的松散项以减少该判据的保守性,然后利用Schur补对含不确定性的扰动项进行变换,最后借助单机无穷大系统和WSCC 3机9节点系统,对含不确定性扰动的单一和双时滞情况下的系统保持鲁棒稳定时可承受的最大时滞进行分析,验证了所给方法的有效性.     

含直驱风电机组的电力系统次同步振荡鲁棒阻尼控制

风电功率波动会导致电力系统运行点变化,为有效提高次同步振荡阻尼控制的适应性,文中采用直驱风电机组附加控制的方法设计了一种次同步振荡鲁棒阻尼控制器。首先,基于状态空间模型利用含区域极点配置的混合H_2/H_∞控制方法抑制由随机扰动引起的电力系统次同步振荡。将不同运行点作为凸多面体的顶点构建凸多面体模型,以适应风电输出波动引起的系统运行点大范围变化,提高控制器的鲁棒性。然后,利用线性矩阵不等式求解状态反馈矩阵,设计次同步振荡鲁棒阻尼控制器。最后,利用接入2台直驱风电机组的4机2区系统作为测试系统进行时域仿真。仿真结果表明,基于凸多面体的鲁棒阻尼控制器不仅能够为系统次同步振荡模式提供足够的阻尼,并且在风电功率在较大范围内变化的情况下,控制器也具有较好的控制效果。     

大规模风电集中并网对电力系统安全稳定的影响

随着甘肃酒泉“陆上三峡”10 GW级风电基地一期工程的投产,大规模风电集中并网对电力系统的影响逐步显现,尤其是2011年2月24日以来酒泉风电基地连续发生多次大批机组脱网事故,对电力系统安全稳定运行造成了重大影响。以酒泉风电基地为例,分析了大规模风电集中并网存在的调峰、送出能力、电力消纳、无功电压控制、有功控制和频率稳定等方面的问题,研究了大规模风电集中并网对电力系统安全稳定的影响,并提出应对措施与建议。     

大型风电场接入输电网的系统稳定性研究

以甘肃省河西电网主网及安西地区风电场为对象,通过Matlab/simulink对系统进行建模,研究了该大型恒速恒频风电场在已有并网容量下对电网静态稳定性和暂态稳定性的影响,对接入极限穿透容量下的系统进行了暂态稳定性分析,对该系统的低电压穿越能力进行了测试。在仿真分析的基础上,提出了改进方案。     

计及风电的电网调度与控制架构分析

近年来我国的风电快速发展,局部地区的风电穿透率已经较高,这给传统的电网有功、无功调度与控制系统带来了很大的挑战。分析和总结风电的基本特性,包括波动性、不完全可预测性、低可控性等,以及我国风电一些特殊性如集中开发、远距离传输和直接接入主网等。详细分析了风电接入后需要对传统调度与控制系统做的改进工作,以及计及风电的调度与控制系统的整体框架。研究认为,在有功方面应按照三次、二次、一次频率控制的顺序开展研究与应用,在无功方面则应按照一次、二次、三次电压控制的顺序。同时也讨论了有功、无功调度与控制在发展路线上存在不同之处的内在原因。     

风力发电电网稳定性控制系统

随着电网中风力发电装机容量的增大,电网系统稳定性越来越受到人们的关注.根据新疆某风电厂实际情况,利用计算机网络,构造了风力发电动态稳定性控制系统,阐述了系统的控制方案.该系统现场运行1年以来,收到了良好的效果.     

并网风电场改善系统阻尼的仿真

提出一种基于双馈变速风电机组的系统稳定控制技术,将双馈电机转差信号引入转子侧变频器控制模型。在系统发生功率振荡时,通过改变转子励磁电压的相角调节双馈变速风电机组输出与振荡相关的阻尼功率,达到使风电场能够改善系统阻尼的目的。在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立风电场和实际电力系统等效模型,对双馈变速风电机组采用电力系统稳定器(PSS)前后的系统进行特征值分析和系统故障时域仿真。2种分析结果表明,引入PSS控制环节的基于双馈变速风电机组的并网风电场能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性。     

永磁直驱风电机组对系统功率振荡的阻尼控制

风电机组若具备常规发电机组对系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。本文首先分析了电网扰动时引起永磁直驱风电机组全功率变流器直流侧电压波动的原因,并提出了抑制直流电压波动的解决方案,以保证风电机组在稳定运行的前提下能快速对电网提供功率支持。其次,分别分析了永磁直驱风电机组通过有功、无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于有功、无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅能够提高永磁直驱风电机组的故障穿越能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,改善系统的阻尼特性。