提高暂态稳定的励磁与FACTS协调策略设计

灵活交流输电系统(FACTS)元件及发电机励磁系统对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。该文针对单机远距离与电网互联系统，提出采用非线性最优变目标策略协调设计发电机励磁、可控串补（TCSC）和静止无功补偿器(SVC)，从而提高首摆稳定性及快速阻尼后续振荡。所提协调方案是基于TCSC在故障期间闭锁时，SVC作为TCSC的辅助控制手段，当故障清除后，立即投入TCSC，从而使TCSC、SVC与发电机励磁同时贡献于暂态稳定性。在整个过程中，采用非线性最优变目标控制策略来协调所有控制器，即在暂态稳定第一摆及后续动态过程中预先设定两个目标：其一是励磁与FACTS输出最大，从而保证系统最大的暂态稳定域；其二是当发电机滑差接近于零时，控制器以阻尼功率振荡为目标，以使系统迅速恢复至稳态。最后采用NETOMAC仿真软件在我国阳城—淮阴输电工程中进行了仿真，并与常规PID控制进行了比较。结果表明，所提策略是正确的，有效的。     

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法，对TCSC与水轮发电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明：多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题，并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能，既提高了系统的稳定运行能力，改善了系统各状态量的动态响应特性，又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明：TCSC与发电机进行协调控制，有利于提高系统的稳定运行能力，因此，在一次系统电气特性允许的情况下，应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧，以便实施TCSC与发电机的协调控制。     

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor- controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。     

A design method of nonlinear optimal predictive controller for thyristor controlled series compensation

In this paper, a design method of thyristor controlled series compensation (TCSC) controller with closed-form analytic solution control law is presented so as to improve transient stability and dynamic performance of power systems, on the basis of nonlinear optimal predictive control theory. The control scheme is robust and considers uncertainty of power systems. The stability of the closed-loop system is guaranteed by the control law which does not require on-line optimization and the huge calculation burden is avoided, besides, all input variables can be obtained locally. The simulation results demonstrate that the controller may improve transient stability and dynamic performance of power systems significantly.     

多可控串补自适应协调控制设计

采用多可控串联补偿器（thyristor controlled series compensation,TCSC）联合运行可提高线路功率传输能力,但多TCSC联合运行时所存在的交互影响可能导致系统暂态稳定性下降。设计一种新的自适应控制方案,动态自适应调整多个TCSC联合运行时的参数,以规避多TCSC的负交互影响。利用能量函数分析多TCSC协调控制规律,然后通过微分观测器引入微分信号,再将专家控制和神经网络引入自适应控制,动态调整PID（proportion integral differential）参数。通过在一个装设2台TCSC的4机2区域系统的仿真验证,并和PI控制、BP-PI控制进行对比,结果表明,所设计的自适应控制器在提高系统暂态稳定性方面,具有一定的优越性。     

采用T-S模糊模型的TCSC多目标控制器设计

在电力系统中装设可控串联补偿(TCSC)可以改善系统的稳定性,抑制次同步谐振和区域间的低频振荡,提高远距离联络线的传输能力。为更好地发挥TCSC效益,利用模糊T-S模型无限逼近非线性系统的特性,提出了一种多目标TCSC控制器设计方法。建立了一类含TCSC的两机电力系统的模糊T-S模型,把闭环系统的稳定性、H∞性能、极点配置的要求统一到一个线性矩阵不等式组中,基于线性矩阵不等式理论实现了TCSC多目标控制器设计,采用并行分配补偿技术,设计出了全局非线性系统的控制规律。最后,利用MATLAB进行了仿真,结果表明所设计的控制器能有效提高电力系统的功角稳定性,保证系统具有良好的动态性能,能满足多个目标要求,具有比TCSC非线性H∞鲁棒控制器更优越的性能,且易于工程实现,它将会在电力系统稳定控制中得到更多应用。     

多变量逆系统在协调控制中的应用

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机组励磁、汽门系统和可控串联补偿(TCSC)系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成3个独立的串行输入/串行输出(SISO)线性化积分型子系统,然后基于非线性系统理论设计了综合控制器.仿真结果表明,该控制策略实现了励磁控制、汽门调节和TCSC的动态解耦,应用该方法可显著提高电力系统的暂态稳定性.     

多机系统中励磁与SVC的协调控制

主要研究基于结构保持模型的多机电力系统的暂态稳定性。将连接与阻尼分配?无源控制方法进行从常微分方程到微分代数方程的拓展,求解一类仿射非线性微分代数系统的调节问题。并用所提方法设计多机系统中的发电机励磁与静止无功补偿器的协调控制器,不再拘泥于单机系统的协调控制研究。该方法充分利用整个系统的物理结构,通过引入电气与机械动态之间的耦合项进行能量整形,加强两者之间的联系,保证闭环系统的渐近稳定性。仿真结果说明了协调控制器在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。     

基于非参数化模型的TCSC与SVC控制

考虑到电力系统实际应用中很难获得的网络拓扑和参数，使得FACTS控制器的参数化模型的建立与验证极为困难，提出采用采样调节器设计技术进行晶闸管控制串联补偿器（TCSC）与静功补偿器（SVC）的控制，以提高系统的暂态稳定水平。所采用的采样调节器设计技术只需事先获得系统的开环阶跃响应，完全建立在非参数化模型之上，它不但能保证闭环系统的稳定性和优越的动态性能，稳态零误差，而且对电力系统的非线性及运行点的变化具有足够的鲁棒性。最后，通过NETOMAC仿真软件在我国阳城－淮阴输电工程中进行了仿真验证，证明了所设计方案的有效性。     

用TCSC改善阳城至淮阴输电系统送电能力的研究

本文就阳城至淮阴远距离输电系统中可控串联补偿装置的前景作了简单的分析,提出以两端相角差为控制量的就地控制方式,简化了控制手段。仿真结果表明,可控串补能够较大幅度的提高输电能力,且本文中提出的控制策略对提高系统的暂态稳定性有明显效果。     

发电机励磁及SVC非线性最优协调控制

发电机励磁和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)对远距离输电的稳定性有很大影响。为了提高系统在大扰动情况下的暂态稳定性,提出一种发电机励磁系统与SVC协调非线性最优控制方法。通过建立发电机励磁与SVC系统的综合模型,将微分几何反馈线性化理论与线性最优控制理论相结合,设计了发电机励磁与SVC系统的非线性最优协调控制规律。控制信号实现了本地化,避免了远距离的信号传输。仿真结果证明,该控制方法能同时改善系统的功角稳定性和电压稳定性。     

基于无源控制方法的TCSC控制器及其仿真研究

简要介绍了一类基于无源系统理论的最优控制方法－PBC方法，基于该方法设计了晶闸管控制的串联补偿器（TCSC）无源控制器，由于该控制器中的变量均可实现本地测量，故使其能有效地应用于实际电力系统中，针对川渝电力系统的仿真结果，证明了基于PBC控制器的TCSC可以有效地提高系统的暂态稳定性和传输功率。     

Nonlinear coordinated control design of excitation and STATCOM of power systems

This paper presents a nonlinear control scheme for designing the coordinated STATCOM and excitation controllers to enhance the transient stability of power system. The STATCOM installed at the midpoint of the transmission line in a simple power system (a single machine connected to infinite bus). The zero dynamics design theory and pole-assignment technique is employed to design the nonlinear controller. The controller's performance in a SMIB system is also examined using simulation studies and the results validate the efficacy of the proposed controller.     

考虑暂稳约束下含TCSC联络线的传输能力

可控串补(TCSC)通过改变线路电抗值即改变网络结构来实现对系统的控制.随着现代电力系统的发展,系统规模越来越大、电压等级越来越高,电网输送能力赶不上负荷的需求、而电力市场化运营又需要系统采用更多的控制手段,在输电电网中应用TCSC来增加输电能力、控制系统潮流、提高系统稳定性显得尤为迫切.文中研究输电线路安装了TCSC...     

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。     

基于模糊控制的多机系统中励磁与SVC协调控制

发电机励磁系统与SVC对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。文中采用模糊控制的思想,对发电机励磁和静止无功发生器SVC同时进行协调控制和调节。该方法是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础,将发电机励磁与SVC的协调控制策略转化为模糊规则的形式,从而实现了对多机系统的模糊控制。通过Matlab软件对三机系统进行数值仿真表明,与常规的AVR/PSS励磁控制器和PIDSVC控制器相比,以Δω、Δω为输入变量的模糊控制能更加有效的提高系统的暂态稳定性能,同时也说明了协调控制在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。     

用TCSC提高西北电网暂态稳定极限的研究

就西北电网西电东送问题中可控串联补偿的应用效果做了仿真研究；介绍了晶闸管可控串联补偿(TCSC)的结构及运行方式、稳态和暂态数学模型。通过大量仿真计算的结果对比，给出了关于TCSC安装位置、容量、控制器结构及其参数取值的建议。仿真计算表明，采用TCSC能大幅度提高西北电网西电东送的能力，是根本解决西电东送瓶颈问题的一种可行的方法。本文所采用的控制策略对提高系统的暂态稳定性效果非常明显。     

TCSC自适应逆推控制器设计

针对可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的动态过程和发电机阻尼系数不能精确测量的情况，将含有TCSC的单机无穷大系统用一个三阶微分方程表示，用自适应逆推方法设计了TCSC稳定控制器。在系统模型中考虑了TCSC的动态过程．同时保留了系统的非线性特性，运用自适应增益控制律进行参数的实时估计。仿真结果表明设计的TCSC稳定控制器能快速抑制振荡，保证单机无穷大系统的暂态稳定。     

Coordinated voltage control of wind-penetrated power systems via state feedback control

This paper presents an optimal coordinated voltage control scheme for preserving long-term voltage stability of power systems. Linear quadratic integral (LQI) controller is employed to construct this scheme. Also, this paper considers the detailed dynamic model of doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine, synchronous generators, over excitation limiter (OEL) and under-load tap changer (ULTC) system, which are important elements influencing voltage stability of power systems. The proposed approach at each time instance involves following two major steps: First, the power system nonlinear equations are linearized and optimal controllers are obtained by LQI technique. Then, in the second step the system dynamic behavior is investigated via time-domain simulations by applying the attained optimal control signals at the first step. The impact of the proposed coordinated voltage control scheme is evaluated by time domain simulations on a well-known test system, under variable wind speed and fault conditions.     

Augmentation of transient stability using a superconducting coiland adaptive nonlinear control

The very nonlinear nature of the generator and system behaviour following a severe disturbance precludes the use of classical linear control techniques. In this paper, a nonlinear adaptive excitation and a thyristor-controlled superconducting magnetic energy storage (SMES) unit is proposed to enhance the transient stability of a power system with unknown or varying parameters like equivalent reactances of the transmission lines. The SMES unit is located near the generator bus terminal in a power system. A nonlinear feedback control law is found which linearizes and decouples the power system. An adaptive control law is used to design the controller for the generator excitation and SMES system. Simulation results demonstrate that the proposed controller can ensure transient stability of a single-machine-infinite-bus system under a large sudden fault which may occur near the generator bus terminal