STATCOM控制器与常规PID励磁调节器的分散协调设计

针对单机无穷大母线联络线中间带静止同步补偿器 (STATCOM )的电力系统 ,建立了统一的状态空间模型 ;并在此基础上 ,应用信息结构约束下的LQ最优控制理论和算法 ,得到输出反馈的STATCOM与机组励磁的最优分散协调控制器 ;应用数字仿真研究它们在系统受到大小扰动下的控制性能和特点 ,并与传统的电压偏差PID励磁调节器进行了比较。结果表明 ,协调控制器能大大地提高系统的静态和暂态性能 ;由于控制器采用输出反馈 ,并仅基于本地测量 ,是完全分散的 ,故其实现代价低、可靠性高 ,易于工程实际应用。     

多机电力系统中STATCOM与发电机励磁的协调控制

针对一个典型的两区域且区间联络线中间带STATCOM的4机电力系统，应用信息结构约束下的最优协调控制理论与算法，设计了输出反馈的线性二次型（LQ）分散控制规律，得到的励磁控制器考虑了机组原有PID自动电压调节器（AVR）的结构约束，并通过在STATCOM安装处构造一个能反映区间振荡模式的就地观测量，以抑制区间低频振荡。应用数字仿真研究了所得控制规律的性能，结果表明，协调控制器大大地提高了系统暂态稳定水平和区间传输容量，而且，由于采用了完全分散的信息模式和输出反馈方式，控制器实现代价低、可靠性高，易于实际应用。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制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 ,同时控制器本身结构简单 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制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,同时控制器本身结构简单,仅需发电机局部信息,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。     

考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法。首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵。仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性。     

考虑信息结构约束的多机系统励磁控制协调

提出了一种考虑信息结构约束时协调设计励磁控制器的新方法.首先基于信息结构的概念,将控制器的设计转化为特定信息结构下的最优控制问题,然后将推广的最小误差激励法用于该问题的求解,从而求出反馈增益矩阵.仿真结果表明,与分散协调励磁控制相比,引入有价值的远方信号所得到的励磁控制策略能够增强阻尼,提高系统稳定性.     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁协调控制研究

针对含有静止同步无功补偿器的发电机励磁系统,采用目标全息反馈法（Nonlinear Control designmethod with Objective Holographic Feedbacks,NCOHF）推导该系统的协调控制规律,使各控制目标均在给定性能指标中得以约束,以获得良好的系统性能.分别选定机端电压偏差、STATCOM的有功电流偏差以及无功电流偏差为控制目标,设计NCOHF协调控制器,并采用极点配置法整定控制器中的k参数.仿真结果表明：在该控制器作用下,发电机具有良好的输出特性,既能有效消除机端电压偏差,又能精准追踪电磁功率给定值;同时合理分配STATCOM的无功功率,提高电力系统的稳定性.因此,该协调控制器能很好地兼顾各控制目标的动、静态性能,并具有良好的应用价值.     

TCSC与发电机励磁的分散线性最优协调控制

针对电力系统非线性特性,采用反馈线性方法,以改善电力系统暂态稳定性为目标,应用线性二次型最优控制理论探讨了TCSC和发电机励磁系统的分散协调控制规律。最后应用Matlab软件对单机无穷大系统进行仿真试验,结果表明：所设计的控制规律能有效提高系统暂态稳定性。由于控制信号实现了本地化,本文所设计控制器具有一定工程实用性。     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

多机电力系统H∞分散鲁棒励磁控制器的优化设计

基于H∞控制理论,提出了在多机电力系统励磁控制器设计中求取反馈增益的优化方法.该方法设定外部干扰矩阵,基于全状态的分散,将系统干扰项考虑到反馈增益矩阵F中,用迭代方法求F阵以使闭环系统最优.理论分析证明,采用该方法设计的分散鲁棒励磁控制器,能保证闭环系统的稳定性并使其具有良好的动态性能.仿真实验结果表明,该方法可有效地优选出分散励磁控制器的参数,使控制系统具有较强的鲁棒性,很好地实现了多机电力系统的分散协调控制.     

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。     

基于广义哈密顿系统理论的汽轮调速器分散无源控制

提出了一种预置功角反馈的方法，推导出多机系统汽轮机调速系统的广义受控哈密顿系统模型，进而在哈密顿结构的基础上进行无源化控制器的设计。控制策略的所有变量都是本地可量测的，只与本机组的状态量有关，与其他机组的状态量和输电网络的参数无关，因而具有分散性。4机系统仿真结果表明，该控制规律可以提高电力系统的暂态稳定性和动态性能。     

独立电压调节回路的最优分散协调励磁控制

提出一种新的励磁控制方法,解决了传统多机系统分散协调励磁控制中电压反馈增益偏低而达不到要求的问题。该方法将电压反馈作为独立的调节回路,无须依赖加权系数的二次优化,按调压要求独立设计电压反馈增益。将其余的多个输出量(转速、功率等)作为附加控制信号形成外环控制回路,利用分散协调控制思想,通过求解Levine-Athans方程组,实现对多个附加信号增益优化,从而保证全局稳定和性能最优。既根据稳态调节精度的要求设定电压反馈系数,又实现了多变量协调优化控制。最后,以电力科学研究院EPRI-36系统为实例,分别用所提方法和传统方法设计2种励磁调节器,在小干扰稳定性、暂态稳定性、电压调节精度等方面进行对比,结果显示所提方法的综合性能具有优越性。     

LC耦合式级联STATCOM及其控制策略

不同于常规电感滤波式的静止同步补偿器(STATCOM),LC耦合式级联STATCOM(LC-STATCOM)输出滤波器采用电感和电容串联结构,在容性无功补偿、运行效率等方面更具优势。分析了LC-STATCOM的工作原理和运行性能,并建立离散状态方程。针对LC串联存在谐振的问题,提出了适用于LC-STATCOM的状态反馈控制,可以有效地增大谐振阻尼,改善系统基频增益,提高电流控制性能;基于所推导的离散状态方程,构建了输出电容电压状态观测器,利用电压观测值进行状态反馈可以省去电容电压传感器,降低成本。     

具有代数约束的STATCOM与凸极式发电机励磁协调控制研究

主要研究含有静态同步补偿器装置的电力系统协调控制方法,以单机无穷大(single machine infinite bus,SMIB)系统为例,采用凸极式发电机(χd'≠χa)模型,并利用几何反馈线性化方法,进行励磁与静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)的协调控制.在所研究的系统模型中,假定STATCOM输出的电压向量方向与无穷大系统电压向量的夹角为任意的δs,建立凸极式发电机与STATCOM所组成的具有约束代数方程的非线性系统模型,弥补了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制技术研究的不足.克服了以往的STATCOM模型需要假设STATCOM输出电压向量在d轴的强约束条件,使得所研究的STATCOM模型与控制方法更加符合实际的工程应用.仿真结果表明了所提出的模型和协调控制方法的合理性和有效性.     

基于关断角偏差量的背靠背直流系统换相失败抑制研究

STATCOM的输出特性极易受到不同工况影响而未达到理想的出力状态。在换流站、受端系统和STATCOM的无功交互作用下, STATCOM存在超调及输出能力不足问题,后者增大了系统发生换相失败概率。提出一种新型附加关断角偏差量作为STATCOM无功电压协调控制策略。首先,分析不同工况下STATCOM输出特性;其次,基于受端电气量的暂态变化过程对无功控制环节进行改进。最后,以南方某背靠背受端电网为工程背景,基于Pscad/Emtdc仿真平台验证了所提协调控制策略的有效性。     

STATCOM与HVDC综合协调控制策略

目前,针对STATCOM与HVDC协调控制进行详细研究的文献较少。提出了一种兼顾系统暂、稳态特性的STATCOM和HVDC综合协调控制策略,该协调控制策略共包括稳态调压控制、稳态恒无功控制、暂态控制和闭锁控制4种模式,并为进一步抑制换相失败的发生提出暂态控制模式下的附加控制。基于实际工程控制逻辑和参数,搭建逆变侧含链式STATCOM的高压直流输电PSCAD/EMTDC模型,在多种工况下对所提协调控制策略进行仿真验证。研究表明:稳态工况下,该协调控制策略能减少电压波动,提高系统对电压控制的精确度;暂态工况下,该协调控制策略能抑制换相失败的发生,改善系统恢复特性,附加控制的加入能进一步改善系统暂态特性。