基于混沌变异粒子群算法的PSS与SVC阻尼控制器协调优化设计

同步发电机的电力系统稳定器(PSS)与静止无功补偿器(SVC)中附加阻尼控制器相结合可以有效抑制系统低频振荡,从而提高电网的动态稳定性。为使阻尼控制器参数相互匹配,本文提出一种基于混沌变异粒子群优化(CMPSO)算法的PSS与SVC阻尼控制器的参数协调计算方法。该方法以传统粒子群优化(PSO)算法为基础,为避免种群陷入局部最优,算法迭代后期对粒子进行混沌变异操作,从而提高算法的全局搜索能力。综合考虑系统的超调量和响应速率,以阻尼比最大和特征根实部最小为目标函数,将多机电力系统中阻尼控制器参数设计问题转换为带有不等式约束的目标优化问题。在四机两区域系统上的仿真算例表明,CMPSO算法与传统PSO相比具有更好的全局寻优能力。PSS与SVC阻尼控制器的协调优化设计能够在不同的干扰下有效抑制低频振荡,增强电力系统的暂态稳定性,减少故障后的电压波动。     

计及广域测量系统时滞影响的灵活交流输电系统阻尼控制器多目标设计

广域测量系统为有效抑制互联电网区间低频振荡提供了技术手段,但其量测信号传输时滞可能导致系统阻尼性能降低甚至失稳。本文针对广域测量环境下灵活交流输电系统(FACTS)阻尼控制器设计问题,建立了一种计及信号传输时滞的FACTS阻尼控制模型,并提出了以最大化阻尼比和时滞稳定裕度为目标的辅助阻尼控制器智能优化设计方法,该方法以多目标粒子群优化算法为基础,采用二维Sigma领导策略实现粒子加速搜索并通过混沌变异操作避免算法早熟,得到了基于模糊集的有序Pareto解集,克服了时滞相关镇定现有控制器综合算法仅能获得次优解的不足。两区四机互联电力系统算例表明利用该方法获得的FACTS阻尼控制器既能有效阻尼区间低频振荡,又能容忍一定的信号传输时滞。     

交直流并联电力系统PSS和直流附加控制器协调优化设计

针对远距离、多区域交直流互联电网低频振荡现象,提出了一种基于改进矩阵束算法的PSS和直流附加控制器协调运行的优化设计。具体包括利用改进矩阵束算法对全网系统辨识,得出系统在没有配置PSS和直流附加控制器时的振荡频率和阻尼比,设定协调优化的目标函数,利用共轭轨迹法优化PSS和直流附加控制器参数;反复利用改进矩阵束算法对系统进行辨识,不断优化协调参数,直到系统逐渐消除低频振荡。仿真结果表明,该协调优化设计可有效抑制电力系统低频振荡,增加系统阻尼,提高系统稳定性。     

基于果蝇优化算法的广域阻尼控制器设计

针对大规模互联电网区间低频振荡问题,提出了基于果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)的广域阻尼控制器设计方法。以标准16机68节点系统为例,对系统进行线性化,并进行模态分析,找出系统区间振荡模式及阻尼比。根据区域低频振荡模式下参与因子选择广域反馈信号。分析了广域控制器结构,并采用FOA算法对其参数进行优化。仿真结果表明,提出的广域控制器方法能有效地提高区间振荡阻尼比,为电力系统低频振荡优化控制提供了新的思路。     

基于BCC算法的多机系统PSS参数优化设计

电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)通过调节励磁电流进而调整发电机内电势,以实现对有功低频振荡的抑制.由于系统中除了PSS控制器外,还存在各种FACTS元件和储能装置,各控制器参数间需要协调控制以提高系统阻尼.为此,对PSS与储能装置间的协调机制进行了分析,确定了相应的协调控制策略,同时建立了相应的参数优化模型,利用细菌群体趋药性(BCC)算法对PSS和储能控制器进行了参数优化.最后基于电力系统分析综合程序(PSASP),以4机2区域系统模型为例,搭建相关控制器模型,对协调优化方法进行了验证,特征值分析及时域仿真结果表明,本文所提优化策略能够提高系统阻尼,有效抑制低频振荡.     

PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡

分析推导了含有PSS和TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化。仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用。     

BFO-PSO混合算法的PSS参数优化设计

针对传统PSS参数设计问题,文中基于细菌觅食-微粒群混合优化算法,提出一种协调优化PSS参数的新方法。为了提高电力系统机电振荡模式的阻尼和增加系统的鲁棒性,将阻尼控制器参数设计问题归结为带有不等式约束的目标优化问题,并在目标函数中考虑了多种运行方式,采用细菌觅食-微粒群混合优化算法求解优化问题设计PSS参数。最后通过算例验证了该方法的合理性,是一种对多种运行方式具有良好鲁棒性的阻尼控制器参数优化方法,有效地抑制了低频振荡。     

PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡

分析推导了含有PSS和TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化.仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著 提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用.     

双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化

对于含双馈风电场的多机电力系统,在双馈风机内部引入附加阻尼控制环节可以抑制系统低频振荡,但双馈风机附加阻尼控制环节可能会影响电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡的效果。提出了一种双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化方法,设计了兼顾机电振荡模式和非机电振荡模式的阻尼特性的优化目标函数,并给出了基于粒子群算法的求解方法。以三机系统作为算例,优化设计了双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数。时域仿真结果表明,所提出的参数协调优化方法可以更好地提升系统的阻尼,有利于低频振荡的快速平抑。     

基于NSGA-Ⅱ算法的PSS多目标优化设计

电力系统稳定器(PSS)能够很好地抑制电力系统低频振荡,其参数的整定尤为重要。一般处理方法是将系统状态矩阵特征值实部和阻尼比分别加权转换成单目标问题,进而用优化算法对PSS控制器参数进行优化,而权重的选取对参数影响极大。以特征值实部和阻尼比作为两个目标,用NSGA-Ⅱ多目标进化算法优化处理,最后与传统的遗传算法相比较。仿真结果表明,采用NSGA-Ⅱ算法设计的PSS控制器,可以有效地阻尼电力系统低频振荡。     

大规模电力系统阻尼控制器协调优化方法

为提高电力系统的小干扰稳定性,研究了阻尼控制器之间的协调优化策略,以选定的待改善模式为目标模式,采用模式追踪技术,以目标模式阻尼比最大化为优化目标建立优化模型,采用一种基于云模型理论的改进模拟植物生长算法(plant growth simulation algorithm,PGSA)对阻尼控制器参数进行协调优化。该算法通过改进搜索步长和迭代中加入云模型理论来提高算法的搜索效率和收敛速度,并且克服了常规PGSA算法无法适用于连续函数优化的缺点。进一步,基于大规模电网算例,分别以局部和区域间的低频振荡模式为目标模式进行参数优化,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

电力系统阻尼控制机理与特性

基于单机-无穷大电力系统,采用等面积定则分析电力系统阻尼控制机理。对电力系统稳定器（PSS）、静止无功补偿器（SVC）、晶闸管控制的串联电容器（TCSC）和高压直流（HVDC）的附加阻尼控制器的运行特性进行总结。对如何利用电网中各种阻尼资源以提高抑制系统区间振荡的能力进行讨论。当系统中已安装的PSS不能有效阻尼区间振荡时,可优先考虑利用HVDC的附加阻尼调制来增强阻尼。此外,可考虑柔性交流输电系统（FACTS）的附加阻尼控制,并认为TCSC抑制区间振荡的效果一般优于SVC。在四机两区域电力系统中的仿真分析结果验证了结论的合理性。     

基于改进PSO算法的SSSC广域阻尼控制器设计

采用广域测量信号作为输入的静止同步串联补偿器(SSSC)附加阻尼控制(PSDC)可以有效抑制区间低频振荡。针对SSSC阻尼控制器的参数优化问题,提出了基于Prony和改进微粒群优化(PSO)算法的参数优化设计方法。通过对输出信号的Prony分析可以快速准确得出振荡模式的特征值,进而计算出阻尼比。PSO算法中惯性权重取值对算法收敛性起到了至关重要的作用,所提改进PSO算法通过T-S模糊规则自适应更新惯性权重取值,改善了算法的收敛性。仿真算例验证了所提设计方法的有效性。     

利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

基于控制敏感因子的PSS和直流附加控制的协调阻尼控制

面对低频振荡阻尼控制器和输入信号多样化的复杂局面,如何优化协调阻尼控制器的输入信号和安装地点值得研究。为此,通过理论推导得出控制敏感因子指标用以指示阻尼控制器最优安装位置和输入信号;进一步提出了基于控制敏感点的电力系统稳定器(PSS)与直流附加阻尼控制的协调优化策略,给出了不依赖系统精确数学模型的实用化计算步骤。通过川渝电网多种运行方式验证,理论计算结果与仿真结果一致,结果表明控制敏感因子能够正确指示阻尼控制器的最优安装位置和输入信号,PSS与直流附加阻尼控制通过相互协调可以全面抑制低频振荡,提高系统运行稳定性。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于灵敏度分析的电力系统稳定器参数优化

推导了电力系统稳定器(PSS)参数灵敏度指标的计算过程,并在小干扰稳定分析软件SSAP中实现了2种灵敏度计算功能,即振荡模式特征值及其阻尼比对PSS参数灵敏度的计算功能,以及控制器等效交流增益不变约束下的振荡模式特征值及其阻尼比对控制器补偿相位的灵敏度的计算功能,可以对低频振荡阻尼进行优化(或约束优化)。以红海湾电厂600 MW机组为例,通过PSS参数的灵敏度分析对低频振荡阻尼进行约束优化,特征值分析与现场抗扰动试验的实测录波结果相吻合,验证了SSAP灵敏度分析理论与计算的准确性及其在工程中的指导作用。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制北大核心

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于改进灰狼优化算法的多机电力系统稳定器参数优化

提出了灰狼优化算法与差分进化算法相结合的多机PSS参数设计方案。首先建立了发电机、励磁系统、PSS的线性化微分方程;其次构建了基于机电模式阻尼比的优化函数,通过DE-GWO算法进行迭代搜索,实现对不同运行方式下机电振荡模式阻尼系数的最大化寻优;最后在PSASP中搭建了云南电网滇西南地区部分电网,通过非线性时域仿真验证了基于DE-GWO优化算法的PSS在不同运行方式下抑制机电振荡的有效性和鲁棒性,提高了系统的阻尼。     

基于辨识和留数的发电机广域附加阻尼控制器设计

发电机广域阻尼控制器（Wide-area Power System Stabilizer,WAPSS）采用对区间低频振荡模式具有强可观性的广域区间信息作为反馈信号。广域信息的引入,使得被控对象为高阶复杂电力系统,基于单机无穷大系统的传统PSS设计方法不再适用。提出了一种基于辨识和留数的发电机广域阻尼控制器设计方法,首先利用辨识方法得到被控电力系统的降阶模型,然后根据降阶模型的留数得到发电机广域阻尼控制器的参数,避免了复杂的矩阵方程求解,简化了设计流程。基于该方法设计的WAPSS控制效果在中国南方电网系统得到了仿真验证,仿真结果表明,该方法设计的WAPSS能有效阻尼区间低频振荡,提高系统稳定性。