跟踪COI思想应用于多机系统励磁控制

针对多机电力系统,提出了发电机功角和频率以动态跟踪系统惯量中心（COI）为目标的励磁控制思想。在该思想下,各发电机的功角按一定距离动态追踪系统COI功角的变化,而各发电机的频率则动态追踪系统COI频率的变化。相比于当前绝大多数以原运行点为发电机调节目标的控制思想而言,文中所提出的思想的主要特点在于它是利用系统的动态COI信号来将各发电机拉向同步,系统将根据实际情况稳定于某一可接受的频率,而不是局限于工频。在相同的发电机模型基础上,建立了2种不同思想下的控制系统模型,并给出了采用相同方法设计的鲁棒控制器。最后采用2区4机系统进行了动态仿真,以比较这2种鲁棒控制器以及自动电压调节器＋电力系统稳定器（AVR＋PSS）励磁系统在提高电力系统暂态稳定性方面的控制功效。     

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.     

计及时滞影响的水轮发电机调节系统的广域H∞控制

研究了水轮发电机调节系统的广域H∞控制,探讨利用线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）进行H∞控制器设计的方法及步骤。除计及时滞影响外,还考虑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水轮发电机为例,进行了存在广域测量系统（wide area measurement system,WAMS）时滞影响的水轮发电机调节系统的H∞控制器设计。仿真及分析表明,所设计的控制器在一定范围内具有对时滞的不敏感性,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。     

SVC与发电机励磁的非线性状态PI协调控制

针对电力系统的强非线性和不确定性,运用非线性状态比例积分（PI）解控制直接对其非线性不确定对象设计了静止无功补偿器（SVC）与发电机励磁的协调控制器。该控制器避免了基于反馈线性化理论的非线性协调控制器由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真计算表明,SVC与发电机励磁非线性状态PI协调控制器能有效地提高系统的暂态稳定性。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题,提出了基于系统惯量中心(center of inertia,COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素,采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验,结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限,增大了系统的稳定域,显著改善了系统的功角稳定性。     

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。     

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。     

多机系统发电机时滞反馈励磁与STATCOM的非线性鲁棒协调控制

广域反馈信号的时滞性使得包含广域信号的电力系统变成时滞动力系统。利用Pade近似逼近时滞环节,将时滞影响隐含在系统动态方程的系数中,静止同步补偿器(STATCOM)的动态特性用一阶微分方程形式的可控无功电流源表示,推导了含多台STATCOM的多机系统的电磁功率表达式。基于伪广义Hamilton系统理论,将包含STATCOM和时滞反馈励磁的多机系统表示成伪广义耗散Hamilton系统形式。利用L2干扰抑制控制方法得到考虑广域信号时滞性及转移电导的发电机励磁和STATCOM的协调控制策略。4机2区域系统的仿真结果表明,与传统的分散控制器相比,所提考虑时滞影响的非线性鲁棒协调控制器能够有效地抑制系统振荡,且具有一定的时滞不敏感性。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

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。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

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。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

广域阻尼控制延迟特性分析及其多项式拟合补偿

基于广域测量系统(WAMS)的互联电网区间阻尼控制能够有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量.采用远方反馈信号的广域阻尼控制系统需要解决的工程问题之一是研究数据传输过程中引入的延迟对控制性能的影响及其补偿方法.文中根据我国部分WAMS工程的通信延迟实测数据分析了WAMS延迟的特点,并针对广域阻尼控制设计了基于多项式拟合的预测方法补偿滞后的远方反馈信号.以一个典型的2区域4机系统为例研究了不同延迟条件对阻尼控制的影响和补偿效果.仿真表明:所提出的延迟补偿方法能够在一定延迟范围内有效地维持采用远方反馈信号的广域阻尼控制效果,为其工程应用奠定了基础.     

计及反馈信号多时滞特性的广域阻尼控制

广域测量系统是由多种通信媒质组成的复杂网络系统。由于不同通信媒质和装置的通信延迟时间各异且具有随机性,闭环电力系统在数学上是一个典型的非线性、多时滞且变时滞的动力系统。文中首先将非线性多时滞的系统模型线性化为线性多时滞的模型,然后分析了线性多时滞系统的稳定时滞域的拓扑性质,最后根据其拓扑性质设计了对时滞的异步变化不敏感的广域阻尼控制器。时域仿真结果表明:对于2区4机系统,当区内通信和区间通信分别具有不同时滞及其随机性的情况下,所设计的控制器仍能有效阻尼区间联络线上的低频振荡。     

机组非停扰动下PSS调节性能评估及参数校核

研究了基于WAMS系统数据的机组非停扰动下PSS调节性能的评估和参数校核方法.首先阐释了基于相移原理的PSS调节性能评估原理.其次在额定有功功率、50％额定有功功率、发电机进相三种工况下进行了机组非停扰动下实际电网仿真计算.然后对实际电网中某次故障停机事故的WAMS数据进行了分析,进一步证实了通过有功功率与PSS输出信...     

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。     

Methodology to estimate parameters of an excitation system based on experimental conditions

A methodology to estimate the parameters of a potential-source controlled rectifier excitation system model is presented in this paper. The proposed parameter estimation methodology is based on the characteristics of the excitation system. A comparison of two pseudo random binary signals, two sampling periods for each one, and three estimation algorithms is also presented. Simulation results from an excitation control system model and experimental results from an excitation system of a power laboratory setup are obtained. To apply the proposed methodology, the excitation system parameters are identified at two different levels of the generator saturation curve. The results show that it is possible to estimate the parameters of the standard model of an excitation system, recording two signals and the system operating in closed loop with the generator. The normalized sum of squared error obtained with experimental data is below 10%, and with simulation data is below 5%.     

计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器(TCSC)非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。