基于多工况综合留数及H2／H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法

直流附加阻尼控制是提高电力系统区域间低频振荡阻尼的有效措施,但阻尼控制器的安装地点和调制信号的选取是影响阻尼控制器性能的重要因素。综合考虑了控制器安装地点和调制信号组合方案对主导模式的可观可控性、对其他模式的耦合作用和对多种运行工况的鲁棒性3个因素,提出了多工况综合留数指标来确定最优方案,所设计控制器的H2/H∞综合性能验证了多工况综合留数指标的有效性。最后,对一个大规模交直流混联系统在多种运行工况、多种故障情况下进行了仿真,仿真结果验证了基于多工况综合留数和H2/H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法能有效提高系统区间振荡模式的阻尼。     

基于电压源型换流器的直流融冰装置扩展功能研究

以交直流并联输电系统为仿真模型,研究了基于电压源型换流器的直流融冰装置非融冰运行时,扩展为静止同步补偿器(STATCOM)或者统一潮流控制器(UPFC)对电力系统的作用。作为STATCOM运行时,其对交直流系统的运行稳定性有良好支撑作用,既可提高直流系统传输极限又可抑制交流系统中出现的振荡;作为UPFC运行时,除具有STATCOM功能外还可以有效调节交流线路潮流,利用其功率调制可以对系统进行功率支援,改善交直流系统的性能。     

非并联运行AC/DC系统中直流变流器的非线性附加控制器设计

针对交直流联合输电系统中直流线路与交流线路非并联运行的情况,本文为HVDC换流站设计了附加控制器以阻尼交流系统中区域间的功率振荡.文中将直流线路功率调节作用等效为一阶惯性环节,将交直流联合的多机系统等值为两机两区域系统,由此建立了综合考虑机电振荡的三阶模型;然后运用反馈线性化方法设计了交直流系统非线性稳定控制器.仿真结果证明了该文所提出的控制器能有效地阻尼区域间功率振荡,提高系统的暂态稳定性.但同时也引入了其它一些问题.需要进一步研究的内容在最后进行了讨论.     

直流调制抑制南方电网区域振荡的研究

通过分析南方电网的区域功率振荡模式以及对采用不同直流调制方式的系统进行时域仿真,设计了可以有效抑制南方电网内区域功率振荡的直流调制控制器,并将其应用于贵广直流工程中,从而提高了南方电网交直流并联系统运行的稳定性.     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

直流调制对电网区间低频振荡的抑制作用

随着电网规模的不断扩大,区域间低频振荡已成为危及电网安全稳定运行的主要问题之一。以国内某大型交直流并行电网为算例,采用基于隐式重启动Arnoldi算法IRA（implicitly restarted arnoldi）编制的SSAP软件,结合Prony模式辨识方法,对该系统进行小干扰稳定分析,找出存在的弱阻尼区间振荡模式。采用整流侧的直流功率调制和逆变侧的熄弧角调制来阻尼并行交流线路上的区间低频振荡。特征值计算结果表明,通过合理地配置直流附加控制器参数,直流调制可以有效改善系统阻尼,增加系统动态稳定性,     

基于概率法的交直流混联系统小干扰稳定性分析与改善

高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。     

基于协同控制理论的非线性直流附加控制器设计

为提高高压直流联络线所连交流系统的暂态稳定性,针对大规模交直流互联电网的非线性及其建模的不准确性,设计了一种新型的基于协同控制的直流附加控制器并将其用于多区域交直流混联系统中。首先根据各区域惯量中心设计合适的宏变量和流形,推导出基于协同控制直流附加控制器的解析表达式;然后以区域惯量中心角频率偏差和直流功率偏差最小为目标函数,采用遗传算法优化控制器参数;最后将所设计的控制器分别用于两区域交直流并联系统和多馈入系统,并采用PSCAD搭建详细模型进行时域仿真。仿真结果表明,与基于极点配置线性化方法和基于滑模控制非线性方法的直流附加控制器相比,提出的协同控制方法具有更好的控制效果,能够有效地抑制区间功率振荡。此外,该控制器的推导对系统模型的依赖性不强,且对不同负荷模型、不同运行方式和广域测量信号的延时具有较强的鲁棒性。     

多区域交直流互联系统的频率稳定控制

电力系统频率稳定性是衡量交流系统是否安全稳定运行的一项重要指标。当互联网交流系统遭受较大的负荷突变时,系统频率受到扰动会产生区域间的频率振荡。为抑制交流系统的频率振荡,根据交直流系统中直流传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点,提出了将传统的负荷/频率控制（LFC）和直流功率调制进行协调控制的方案,并采用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论相结合的方法设计了直流功率调制控制器。对一个典型的三区域交直流并联系统进行数字仿真,结果表明,该协调控制方案一方面利用直流功率的快速调节抑制了区域间的频率振荡和功率振荡,有效地降低了负荷变化时频率的最大偏移,另一方面利用传统的LFC消除了频率的稳态误差。     

多区域交直流互联系统的频率稳定控制

电力系统频率稳定性是衡量交流系统是否安全稳定运行的一项重要指标.当互联网交流系统遭受较大的负荷突变时,系统频率受到扰动会产生区域间的频率振荡.为抑制交流系统的频率振荡,根据交直流系统中直流传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点,提出了将传统的负荷/频率控制(LFC)和直流功率调制进行协调控制的方案,并采用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论相结合的方法设计了直流功率调制控制器.对一个典型的三区域交直流并联系统进行数字仿真,结果表明,该协调控制方案一方面利用直流功率的快速调节抑制了区域间的频率振荡和功率振荡,有效地降低了负荷变化时频率的最大偏移,另一方面利用传统的LFC消除了频率的稳态误差.     

交直流并联系统稳定器与附加控制器协调控制设计

针对具有低频振荡现象的交直流并联系统,建立了单机无穷大系统的小干扰线性化模型,在对其进行低频振荡机理分析的基础上,设计了电力系统稳定器 (PSS)和直流附加控制器 (DCM)进行直流调制.当两种控制器分别控制和协调控制时,对低频振荡的抑制作用进行了比较,结果证明对于含有直流线路的系统,应该利用PSS和DCM协调控制,才能较好地抑制低频振荡.     

自定义直流调制在小信号分析软件中的实现

低频振荡是大型交直流并联系统安全稳定运行的潜在威胁.快速有效的直流调制方法是解决低频振荡的有效手段.介绍了在上海交通大学开发的大规模互联系统小信号稳定分析软件包中实现的自定义直流调制功能.自定义直流调制是利用元件连接的思路建模.按照软件中统一元件连接建模的方法参与形成系统状态方程.该功能为直流调制方法的进一步研究奠定了基础.算例验证了自定义直流调制的正确性.     

直流阻尼调制在大规模交直流电网中的作用

采用一种暂态能量函数,剖析直流阻尼调制抑制低频振荡的机理。基于留数,指出制约直流调制效果的关键因素,对直流调制在交直流电力系统中的运行特性进行分析,认为采用广域信号可以提高直流调制对区间振荡的抑制效果。以我国第1个交直流混合电网——南方电网为背景,验证理论分析的正确性。在此基础上,对直流阻尼调制在大规模交直流电网中的作用进行总结。     

交直流互联系统鲁棒自适应直流功率调制

设计了应用于交直流互联电力系统的直流功率调制的非线性鲁棒自适应控制器。该控制器基于驱动各互联区域电网的惯量中心至统一平衡点的设计思想，采用广域测量系统的全局信号，用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。采用反步法设计的自适应鲁棒控制规律使控制器对未知参数具有自适应性，对模型误差、扰动和平衡点变化具有较强的鲁棒性。仿真结果表明，与传统的线性直流功率调制控制器相比，该控制器对联络线的功率振荡具有优良的阻尼性能，可显著提高输电极限，而且能很好地适应运行点的变化。     

基于输出反馈控制理论的HVDC附加次同步阻尼控制器

通过在直流输电系统的整流站装设附加次同步阻尼控制器可以削弱交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。利用输出反馈线性最优控制理论设计附加次同步阻尼控制器,选取与控制器密切相关的反馈信号Δω5、ΔαR,求解有约束条件的Levine-Athans方程,得出附加控制器的输出反馈增量。特征值分析和时域仿真结果表明:所设计的附加次同步阻尼控制器在很宽的串联补偿条件下能有效地抑制交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。     

基于测试信号的直流小信号调制器参数整定

提出一种基于测试信号的直流小信号调制器参数整定方法。首先用测试信号法分析交直流系统的低频振荡特性；然后在直流系统整流侧定电流调节器电流参考环节对测试信号进行频率扫描，激发并联交流联络线有功功率振荡，通过时域仿真和频域分析，辨识开环传递函数；最后基于经典控制理论的根轨迹法整定直流小信号调制器参数。理论分析和算例仿真结果均表明所提出的方法能够方便、有效地应用于直流小信号调制器参数整定,并能应用于实际交直流大系统。而且，该方法易于用一般的机电暂态仿真软件实现，并可用于FACTS小信号调制器参数整定。     

相对增益矩阵原理在多直流附加调制信号选取中的应用

提出一种多直流附加控制器调制信号的选取方法。首先利用留数分析法选出那些对目标模式可观性最好的广域信号,与直流电流整定点处的输入信号组成配对调制信号方案;其次针对每种调制信号方案,利用相对增益矩阵(relative gain array,RGA)方法量化地考察多直流附加控制回路间的交互影响程度;而后基于RGA方法分析的量化结果,根据RGA的特性为给定的控制点选取最佳直流附加调制信号。由于是在留数分析的基础上进行RGA计算,因此,这种调制信号选取方法可有效降低计算量和缩短选取进程。最后,通过中国南方电网的算例分析验证该方法的正确性和有效性。     

引入故障恢复信号的VSC-HVDC附加阻尼控制研究

基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力。VSCHVDC附加阻尼控制能有效地抑制交流系统的低频振荡。讨论了附加阻尼控制器的限幅环节对控制效果的影响,然后提出了引入故障恢复信号的附加阻尼控制。故障恢复信号为指数规律衰减信号,将其与附加阻尼控制器输出信号叠加,作为直流功率调制的参考信号,以减小直流功率调制前期的直流功率幅值。并在直流电压波动的允许范围内,使直流功率调制过程趋于理想的自由衰减振荡,比无故障恢复信号的附加阻尼控制衰减更快,从而显著减小限幅环节的影响。还给出了直流电压波动随直流功率波动变化的关系曲线。仿真结果验证了所提附加阻尼控制方法的有效性。     

交直流配电网小信号模型和直流侧低频振荡分析

交直流配电网发展迅猛、应用广泛,其稳定性是行业关注的焦点。文中针对某交直流配电网工程调试阶段出现的直流侧低频振荡现象,开展稳定性分析。文中首先在小信号建模基础上,采用特征值分析方法,分析电网强度、功率水平、控制参数3种因素对低频振荡的影响。随后,文中提出改变控制器参数和增加附加控制器的振荡抑制措施。理论和仿真分析表明:弱电网会影响电压源型变换器(VSC)的稳定性;375 V直流侧功率增大至超过额定功率时会发生低频振荡;Buck变换器电流内环比例积分(PI)控制器积分系数不影响系统的稳定性,但影响振荡发生后的振荡频率,电压外环PI控制器比例系数过小或积分系数过大会造成系统不稳定;改变Buck变换器电压外环PI控制器参数和增加附加控制器可有效抑制低频振荡。文中针对实际交直流配电网振荡影响因素的理论及仿真分析,对其他交直流配电网工程调试及运行分析具有借鉴意义。     

交直流并联运行直流系统的快速功率控制

本文详细地论述了交直流并联运行时，直流系统的有功功率和无功功率的调节机理。为了更有效地利用直流系统功率调制功能来提高系统运行的稳定性，在功角方式调制、交流功率方式调制的基础上，提出了混合调制模式。并结合天生桥－广州交直流并联输电系统的简化模型，在电科院直流输电模拟装置上验证了本文提出的功率调制模式。