基于Simulink的电力系统稳定器(PSS)应用仿真

通过建立同步发电机的励磁系统模型,介绍了Matlab/Simulink仿真工具在电力系统仿真中的应用方法。针对不同故障类型,对发电机暂态参数在AVR控制和PSS控制下的暂态过程进行了仿真和比较。仿真结果证实,双输入PSS具有明显的抗故障干扰、抑制低频振荡能力,有助于提高电力系统的稳定性。     

基于模型预测控制的互联电网阻尼控制

针对同步发电机电压调节和阻尼改善之间的矛盾,提出一种新的方法来处理多机电力系统中电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)和自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)的鲁棒协调问题。该方法将模型预测控制(model predictive control,MPC)应用到励磁调节器中,提高了AVR和PSS的鲁棒性。建立多机系统线性化模型,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。利用MATLAB/Simulink对典型的"4机2区"电力系统进行测试,仿真结果表明基于MPC的鲁棒协调AVR+PSS方式的控制器可以在保持良好稳态电压调节精度的情况下,增加系统阻尼特性,提高系统动态稳定水平。     

基于模糊控制的多机系统暂态稳定分析

电力系统暂态稳定性的研究,对保证电网的安全与稳定具有重要的意义。文中提出了一种基于模糊控制的多机系统暂态稳定分析方法,该方法将模糊控制和电力系统稳定性理论有机的结合在一起,以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础,将发电机励磁系统的控制策略转化为模糊规则的形式,从而实现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,与独立设计的AVR/PSS励磁控制器相比,以△ω、△ω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,系统在不同的故障情况下具备较强的鲁棒性。     

多机电力系统附加NNPSS的在线学习神经网络逆励磁控制器

为提高发电机机端电压和转速的综合控制性能,设计了附加神经网络电力系统稳定器(NNPSS)的在线学习神经网络逆(OLANNI)励磁控制器。针对多机系统同步发电机组模型,根据逆系统方法得到发电机励磁系统的逆系统的表达形式,并通过离线训练得到发电机励磁系统的神经网络逆系统。借鉴传统的AVR/PSS控制方法,并考虑到其对电力系统不确定性的自适应能力的不足,在离线训练的基础上分别设计了自适应的OLANNI、NNPSS以取代传统的AVR、PSS,给出了基于在线梯度算法的OLANNI和NNPSS的在线学习算法,并根据Lyapunov稳定性理论证明了OLANNI和NNPSS在线学习的收敛性。将设计的控制器应用于一个典型的2区域4机系统,仿真研究结果表明:在系统遭受扰动时,所设计的控制器较AVR/PSS和OLANNI控制器具有更好的综合控制性能。     

基于双机并联虚拟同步机系统的自适应控制策略研究

近年来,为了使分布式发电系统呈现类似于同步发电机的特点,基于同步发电机机电暂态分析理论的虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制技术受到了世界各国学者的广泛关注。然而多并联VSG系统在并网和故障稳定的过渡过程中存在功率振荡及频率波动,对电力系统的动态响应和稳定性有负面影响。文章介绍了VSG控制策略,建立了两台VSG并联的小信号模型,分析振荡时系统变量的变化情况,并提出一种基于自适应前馈控制的双机并联VSG控制策略。通过角频率的变化自适应增加前馈量补偿系统的功率缺额,提高了系统的响应速度和功率分配精度,抑制系统频率波动和有功功率振荡,保证了系统的快速稳定和安全性。最后在Matlab/Simulink平台上建立了仿真模型,仿真结果证明了所提出控制策略的可行性和有效性。     

基于复杂网络理论的切机控制策略

基于复杂网络的同步化控制理论,提出了一种用于暂态功角稳定的切机控制策略计算方法。首先将电力系统状态矩阵的对角元定义为相应发电机的同步能力系数,以反映发电机与网络之间的耦合强度;其次分析了短路故障和切机控制措施对各发电机同步能力系数的影响,并提出了切机地点有效性指标。基于此指标,提出了一种切机控制策略的计算方法,即利用电力系统的线性化模型,确定最佳切机地点和切机量,再利用电力系统的非线性模型进行切机控制策略的可行性校核,从而实现电力系统的暂态功角稳定控制。IEEE-9节点和IEEE-39节点系统的仿真分析证明了算法的有效性。     

多机电力系统发电机自动电压调节器与SVC的协调控制

论文研究了含静止无功补偿器(SVC)的多机电力系统的暂态稳定性。首先将含SVC的多机电力系统转化为微分代数系统的耗散Hamiltonian结构,然后利用Hamiltonian函数方法设计了发电机自动电压调节器和SVC的鲁棒分散协调控制器。通过选择合适的参数,该控制器同时也是L2扰动衰减控制器(AVR)。仿真结果表明,与传统的AVR/PSS励磁控制器和PID SVC控制器及发电机励磁与SVC的反馈线性化协调控制器相比较,本文提出的发电机与SVC L2鲁棒协调控制器能有效提高电力系统的暂态稳定和电压调节性能。     

电力系统静态稳定判据的应用与仿真

维持电力系统静态稳定对于确保电力系统的安全、稳定和可靠运行具有重要意义.基于小干扰分析法提出 电力系统静态稳定判据,采用单机无穷大系统结合小干扰信号模型、励磁调节系统模拟实际电力系统,建立静态稳定 仿真模型.仿真分析发电机的转速变化特性,评估系统静态稳定性,与静态稳定判据对比分析,验证静态稳定判据的 正确性和可行性.研究成果可以为电力系统稳定性的分析和控制提供有力的支持.     

基于极点配置的新能源并网附加阻尼控制策略

大量新能源经电力电子装备接入电网改变了电力系统的阻尼特性,导致同步发电机低频振荡问题凸显,对系统安全稳定运行构成威胁。虚拟同步发电机作为一种新型的变流器控制技术,有必要对新能源基于该技术接入系统的阻尼特性进行深入分析。首先,建立虚拟同步发电机控制器的数学模型与同步发电机模型。其次,以新能源并入单机无穷大系统为研究对象,基于小信号分析法分析该策略与同步发电机的运行特性耦合机理。最后,提出一种新能源并网的附加阻尼控制策略,并基于电力系统极点配置法,设计附加阻尼控制器以改善系统阻尼特性并抑制系统低频振荡,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

云模型理论在多机电力系统励磁控制中的应用

风力发电系统具有较强的非线性和不确定性。基于云模型理论设计了云模型励磁推理器,对发电机进行励磁控制。该推理器由电压推理模块和角速度推理模块组成,且输入信号分别为发电机机端电压和角速度,共用一个云模型推理单元,并与模糊PID励磁推理器比对。多机无穷大电力系统的仿真结果表明,云模型励磁推理器对于提高同步发电机的响应速度,改善发电系统的暂态和稳态性能具有明显效果。     

电力系统稳定器(PSS)试验若干问题研究

电力系统稳定器(PSS)是励磁系统的一种附加功能，它抽取与低频振荡有关的信号并对其加以处理，产生的附加信号跌加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加转矩，用于提商电力系统的阻尼。将电山系统稳定器(PSS)投入运行是解决电网低频振荡问题、提高电同动态稳定性诸多措施中最简单、经济前方法。对山东电网电力系统稳定器(PSS)现场试验中出现的跳机、PSS模型不理想、阶跃试验发电机有功功率波动不明显等问题进行分析，提出试验前后屏蔽白噪声输入通道、在励磁调节器配置通用的PSS模型、优化励磁调节器PID参数等改进措施，以期对电力系统稳定器(PSS)的使用和现场试验有所帮助。     

Optimal controllers designs for automatic reactive power control in an isolated wind-diesel hybrid power system

The paper presents the bacterial foraging optimization algorithm (BFOA) and particle swarm optimization (PSO) algorithm based robust controllers for voltage deviations due to the variation of reactive power in an isolated wind-diesel hybrid power system. The isolated wind-diesel system consists of wind energy conversion system (WECS) utilizing a permanent magnet induction generator (PMIG). Further, a synchronous generator (SG) is used with the diesel engine set for power generation. The mismatch between generated and consumed reactive power in the system causes voltage fluctuations, which will occur at generator terminals. These oscillations further causes reduction in the stability and quality of the power supply. The static synchronous compensator (STATCOM) and an automatic voltage regulator (AVR) are used to suppress voltage fluctuations in an isolated wind-diesel hybrid power system. The STATCOM is used as a reactive power compensator and the AVR is used to keep the terminal voltage constant for the synchronous generator. Both STATCOM and AVR are having proportional and integral (PI) controllers with single input. In modeling for the system, a normalized co-prime factorization is applied to show the possible unstructured uncertainties in the power system such as variation of system parameters and generating and loading conditions. The performance and robust stability conditions of the control system are formulated as the optimization problem, which is based on the Hα loop shaping. BFOA and PSO algorithms are implemented to solve this optimization problem and to achieve PI control parameters of STATCOM and AVR simultaneously. In order to show the efficiency of the proposed controllers, the performance of the proposed controllers is compared with the performance of the conventional controller and genetic algorithm (GA) based PI controllers for the same wind-diesel system. The dynamic responses of the system for four different small-disturbance case studies has been carried out in MATLAB environment.     

多机电力系统发电机励磁与调速器的最优变目标非线性控制的研究

提出了一种新的考虑故障后发电机输入机械功率变化的平衡点解耦观测方法,及发电机组励磁和调速协调的最优变目标非线性控制策略.它们仅利用发电机组的就地信息,实现了分散观测与控制,便于工程应用.对一个3机9节点系统的仿真结果表明,新的故障后平衡点解耦观测方法对网络结构和故障类型具有自适应能力,总是能够快速搜索并引导变目标非线性控制系统很快地收敛于最近的平衡点,提高了系统暂态稳定性,改善了系统的动态品质.     

多机电力系统发电机组最优变目标控制的研究

在故障后系统新的平衡点在线预测的基础上,提出了一种新的发电机组励磁和调速相协调的最优变目标控制策略。它不仅能够最大限度地挖掘励磁调节器和调速器对系统暂态稳定的控制能力,而且利用发电机组的就地信息实现了分散预测与控制,便于工程应用。对一个3机9节点系统的仿真结果表明,在线预测方法总能够快速预测到最近的系统故障后新的平衡点,引导最优变目标控制系统快速收敛,而且对不同的网络结构和故障类型具有一定的自适应能力,提高了系统暂态稳定性,改善了系统的动态品质。     

Development of advanced generator excitation control regulator (PSVR) for improving voltage stability of a bulk power transmission system

Earlier generator excitation control systems were based on AVR control of generator terminal voltage. This system cannot accommodate reactive power up to the facility limit even when the power system voltage decreases to the limit for stable operation. An attempt was made to develop an advanced excitation control system (PSVR) to achieve higher constant sending end voltage of power stations. The intent was to apply the system to the generator connected to a 500-kV system which contributes most effectively to the voltage stability of a bulk power transmission system. This PSVR produces higher control gains than the AVR, and the following functions were adopted: (1) AVR gain reduction circuit; (2) phase compensation circuit; and (3) damping improvement by enlarging the limiter of the PSS. In addition, various functions were provided, e.g., voltage slope characteristics to balance the reactive power of adjacent generators and PSVR output and terminal voltage limiter to stabilize the generator operation. Before application to a real system, a transient response test was performed by combining the PSVR and a generator simulator to verify the damping improvement and stability of the voltage control.     

双馈型风电机组的惯性控制

在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,提出双馈风电机组的惯性控制策略.该策略附加一个频率控制环节来为风电机组的有功功率控制系统提供一个额外的有功参考信号,进而使风电机组能够及时响应系统频率来调整其有功输出.通过对含风电装机容量系统的仿真分析,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用双馈风电机组的惯量使风电场具备对系统频率快速响应的能力,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统频率稳定性.     

采用高压侧电压控制改善系统的角度稳定性

研究了一种先进的高压侧电压控制器(HSVC)，它通过在常规的发电机励磁系统的控制中添加附加控制的方法来改善电力系统的角度稳定性。介绍了HSVC的原理和实现方法。将HSVC的仿真结果与常规的自动电压调节器（AVR)进行了比较，表明HSVC可以提高电力系统大扰动稳定性和小信号稳定性。这种方法实现方便、可靠，而且不需要从升压变压器高压侧反馈任何信号。     

电磁干扰导致发电机励磁系统误动的分析

随着发电机单机容量的增大,厂用电配电网络中电缆线路产生的电磁干扰问题愈来愈不容忽视。特别是高压大容量电动机的起动过程,暂态时间长、电流幅值大,如果控制电缆的敷设未按照相关标准进行,将会对机组励磁等某些敏感设备造成电磁兼容性故障,影响发电机的正常运行,进而破坏电力系统稳定。针对一台300MW汽轮发电机在机组电动给水泵起动时励磁系统跳闸的故障现象,从励磁系统灭磁逻辑、设备安装现场的电磁环境方面进行系统分析,认为误动跳闸是电磁干扰引起的。提出并采取将安装于控制室的自动电压调节器(AVR)柜迁移至发电机底部的励磁室、以消除给水泵动力电缆与励磁低压电缆间电感性耦合干扰的改造措施。两年多的运行实践验证了分析的正确性和改造措施可行性。     

双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统设计

分析了基于动态同步坐标轴系的交流励磁发电机双通道解耦励磁控制策略，提出了采用具有优良输入、输出特性的双脉宽调制（PWM）控制交 — 直 — 交电压型变频器作为交流励磁发电机的励磁电源。采用高速数字信号处理器TMS320F2812设计实现了双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统实验平台。通过实验研究表明:基于动态同步坐标轴系的双通道解耦励磁控制策略能够实现交流励磁发电机有功、无功和转速的独立调节，发电机具备良好的动态响应能力;双PWM变换器具有功率双向流动、输入和输出谐波电流小、动态性能优良、功率因数可调等优点，是交流励磁发电机的理想励磁电源。     

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。