基于伪广义Hamilton理论的电力系统时滞反馈励磁控制

广域测量信号的使用已使得电力系统成为时滞系统,反馈控制信号的时滞性对系统稳定性具有重要影响。为此,利用Pade近似方法,将反馈控制的时滞环节转换成微分方程,将显含的时滞环节隐含在系统的动态微分模型中,研究计及反馈时滞和转移电导的多机电力系统,将其表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用伪广义耗散Hamilton系统理论和控制方法,结合电力系统的实际运行特点,得到计及广域反馈信号传输时滞的电力系统励磁控制律。IEEE 9节点系统的仿真结果表明,在计及时滞影响下所设计的发电机励磁控制器具有良好的控制效果。     

基于Hamilton理论改善多机系统暂态稳定性的励磁与SVC协调控制

基于伪广义哈密尔顿(Hamilton)理论设计了一般仿射非线性系统的镇定控制器,进而将包含静止无功补偿器(SVC)和发电机励磁的多机系统表示为伪广义Hamilton形式,该系统考虑了转移电导和SVC动态过程的影响.从能量的观点出发,利用鲁棒L2方法设计了发电机励磁和SVC非线性协调控制策略,并将该控制策略表示为易于量测...     

考虑广域反馈信号时滞影响的附加励磁控制器

采用广域信号作为附加励磁控制信号能够有效抑制互联电网的区间振荡,但广域信号在传输和处理过程中的时滞会严重影响系统的稳定性。为此作者提出了一种考虑广域信号延时影响的阻尼互联电网低频振荡附加励磁控制器。该控制器基于电力系统降阶模型,首先考虑了广域反馈信号的时滞,将电力系统建模为时滞微分方程的形式;然后应用时滞系统稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI) 的处理方法将附加励磁控制器参数的设计转化为求取适当的参数使得含有时滞信号的闭环系统具有最大时滞稳定性的问题;最后应用LMI工具箱和遗传算法优化了附加励磁控制器参数。4机电力系统的动态仿真验证了文中所设计控制器的有效性。     

基于Hamilton理论抑制区域间低频振荡的STATCOM控制策略研究

静止同步补偿器(STATCOM)因其安装地点的灵活性及良好的动态特性是抑制区间低频振荡的有效措施之一。现有的STATCOM控制器大都基于系统的线性化模型,这将影响控制器的性能。采用广义Hamilton理论设计了多机系统中STATCOM抑制系统区域间低频振荡的控制策略。构造具有系统振荡能量概念的Hamilton能量函数,将包含STATCOM的多机等值系统描述成广义Hamilton系统形式,利用Hamilton系统控制理论,从降低系统振荡能量角度设计STATCOM的控制策略。通过PSCAD/EMTDC平台搭建典型的四机两区域系统,仿真结果表明了所提模型与控制策略的正确性和有效性。     

多机系统励磁与SSSC的非线性鲁棒协调控制

针对多机电力系统中,发电机励磁和静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的协调控制问题,引入广义Hamilton系统理论,进行非线性协调控制器设计。SSSC采用考虑内部动态的三阶模型,并将SSSC与各台发电机的相互作用用附加电磁功率表示。将包含发电机励磁和SSSC的多机电力系统描述成广义耗散Hamilton系统形式,利用边界函数法和L2干扰抑制控制方法设计了发电机励磁和SSSC的协调控制器。四机两区域系统的仿真结果表明:与传统的分散控制器相比,所提的非线性协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性和电压调节性能。     

存在时滞影响的发电机励磁的H∞控制

研究了存在广域控制时滞影响的发电机励磁系统的H∞控制,讨论利用线性矩阵不等式(LMI)进行H∞控制器设计的方法及步骤。除考虑时滞影响外,还计及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发电机为例,采用远方反馈信号,进行了存在时滞影响的发电机励磁的状态反馈H∞控制器设计。仿真及分析表明,所设计的励磁控制器具有很好的对时滞的不敏感性,可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定。     

存在时滞影响的发电机励磁的H∞控制

研究了存在广域控制时滞影响的发电机励磁系统的H∞控制,讨论利用线性矩阵不等式(LMI)进行H∞控制器设计的方法及步骤.除考虑时滞影响外,还计及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发电机为例,采用远方反馈信号,进行了存在时滞影响的发电机励磁的状态反馈H∞控制器设计.仿真及分析表明,所设计的励磁控制器具有很好的对时滞的不敏感性,可以抑制外部干扰,保持电力系统的动态稳定.     

基于Hamilton理论的多机系统励磁与UPFC的非线性鲁棒协调控制器设计

针对多机电力系统中参数的不确定扰动对系统稳定控制器影响的问题,利用广义耗散Hamilton理论设计了一种新型多机励磁和统一潮流控制器(UPFC)的非线性协调控制器。首先,建立了包含UPFC动态调节作用的多机电力系统动态方程,构造了系统的Hamilton能量函数,从而将系统表示成广义耗散Hamilton系统形式。其次,利用含参数摄动的L_2干扰抑制控制理论设计了多机励磁和UPFC的非线性协调控制器。此控制器设计过程同样适用于含有参数摄动的其他FACTS装置与多机励磁的协调控制器设计。最后,以四机两区域系统进行了仿真分析,结果表明当系统中存在多种参数摄动时,所设计协调控制器能够保证系统的功角稳定、实现UPFC接入点电压的无差调节并且具有较好的鲁棒性。     

考虑多机系统广域信号时滞影响的直流附加控制器设计

广域测量系统中由于引入信道、传输协议等环节引起的延迟经过积累将严重影响以广域信号为反馈的控制器动态性能.对此提出一种考虑广域测量系统(WAMS)中信号传输延迟的直流附加控制器.基于线性矩阵不等式方法(LMI)设计考虑时滞影响的直流附加控制器结构;基于粒子群、以控制器时滞稳定域最大为目标函数,对控制器参数进行寻优求解;最后由射影控制理论获得等效的低阶输出反馈控制器.对结果进行了时域仿真分析,并与一种未考虑时滞的控制器进行比较,所得结果均证明LMI方法设计的直流附加控制器的有效性.     

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。     

基于开关控制的电力系统广域阻尼控制器

研究了广域阻尼控制器以改善互联电力系统的阻尼和动态稳定性,提出了发电机励磁系统的广域控制算法。该算法用开关控制实现来自远方发电机的转速反馈控制,且考虑了通信时滞。该算法能减小通信时滞的不利影响。励磁系统的广域阻尼控制器以该算法为基础且包含超前-滞后网络。通过4机2区域系统的三相短路故障的数字仿真,测试了该广域阻尼控制器的性能。仿真结果表明,该广域阻尼控制器能改善互联电力系统的动态稳定性。     

基于Hamilton理论的广域非线性时滞多机电力系统的稳定与控制

针对非线性时滞多机电力系统,将局域信号与远程信号都纳入控制器设计中,根据全局条件下信号时滞的差异性,建立广域时滞非线性多机电力系统的端口可控Hamilton (PCH)模型。该模型以汽门开度为控制量,考虑了扰动给系统带来的影响。以此模型为基础,针对某个形式的H函数给出了含有该H函数作为部分能量函数的Lyapunov泛函及一系列相应的稳定条件。通过“能量整形”技术,将一般电力系统的PCH模型转化为具有特定形式H函数的PCH模型,并应用给出的稳定条件设计相应的全状态反馈控制。最后以3机9节点系统为例,以时域仿真的结果验证了扰动下非线性时滞控制器的有效性。     

基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼控制器设计

针对联络线可能存在的功率低频振荡,采用广域测量数据并选择合适的反馈信号实现快速的广域时滞阻尼控制。在建立的电力系统线性化模型中考虑广域测量信号时滞,并基于参量Lyapunov理论设计得到了一种新型的广域时滞阻尼控制器,控制器控制律和参数值可以通过参量Lyapunov方程直接得到。基于4机2区仿真模型建立了互联电力系统研究模型,时域仿真表明,所提的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼互联系统区间振荡。     

基于LMI的广域时延多机电力系统的控制与稳定性研究

广域信号通信时延是导致控制器性能下降甚至失效的重要原因之一。针对时滞电力系统的特性,对多机电力系统转子运动方程进行合理的线性化和偏差化,建立时滞线性多机电力系统。通过构造合适的Lyapunov函数导出了基于自由权矩阵的线性矩阵不等式(LMI)理论的广域时延系统稳定性判据,并设计了相应的全状态反馈控制器。与基于二次线性最优的控制方法相比,保守性更小,控制效果有所提高。通过IEEE3机9节点电力系统模型验证了该控制器的有效性。仿真试验结果表明该控制方法能较好地减小时延带来的不利影响。     

多机系统励磁与UPFC非线性协调控制策略研究

装设有统一潮流控制器(UPFC)的大电网是一个复杂且易受扰动的非线性系统。为此推导出了装设有UPFC装置的多机电力系统数学模型,在此基础上构造了系统的Hamilton能量函数,进而将此系统表示成含参数扰动的Hamilton系统形式。根据边界函数法和干扰抑制控制法得到了考虑转移电导的多机励磁与UPFC的协调控制器。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建四机两区域系统,对比仿真结果表明,所设计的非线性协调控制器具有良好的控制效果和较强的鲁棒性。     

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。     

STATCOM与发电机励磁的协调控制

针对单机无穷大系统,建立了包含静止同步补偿器（STATCOM）的状态空间模型,应用给定信息结构约束下的最优控制理论和算法,设计了4组STATCOM与发电机励磁的协调控制器。它们的控制规律分别是：状态反馈的完全分散协调控制、输出状态反馈的完全分散协调控制、STATCOM处可以反馈机组角频率偏差的特定信息结构下的LQ协调控制,、全状态反馈的集中型最优控制。仿真结果表明,与独立设计的AVR／PSS励磁控制器和电压偏差PI调节型STATCOM控制器相比,上述4组协调控制器能更加有效地提高系统暂态稳定性能。同时,安全分散信息结构的状态和输出反馈控制的控制性能稍次于其他两种协调控制规律,但由于它们实现代价低、可靠性高,更具易于实际应用。     

基于模糊控制的广域阻尼控制器设计

针对互联电力系统低频振荡问题,提出了一种用广域反馈信号作为附加稳定信号的励磁控制器的设计方法。广域信号传输存在的通信时滞用模糊控制方法进行补偿。描述了确定模糊推理规则的方法,首先分析模糊逻辑控制器的输入量和理想输出量,根据输入量和输出量之间的关系确定模糊论域、隶属度函数和模糊推理规则,从而建立模糊逻辑控制器。用Matlab/Simulink软件对4机2区域系统进行仿真,测试模糊广域阻尼控制器性能。仿真结果表明,所设计的控制器能补偿通信过程中存在的较大时滞,增加互联电力系统阻尼。仿真结果验证了模糊控制具有较好的鲁棒性和适应性。