提升系统阻尼的多STATCOM阻尼控制器协调控制研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥了重要的作用,研究多FACTS控制器间的交互影响及协调控制方法具有重要的现实意义。研究多静态同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)在提升系统阻尼方面的协调控制问题,并针对多个STATCOM阻尼控制器之间存在的负交互影响,提出一种基于模式自适应直接搜索(mesh adaptive direct search,MADS)算法的多STATCOM阻尼控制器协调控制方法,该方法使用频域设计思想保证了控制器多运行方式下的鲁棒性,同时使用MADS算法保证多控制器的协调运行能力,最终实现多台STATCOM阻尼控制器的协调运行与控制。仿真结果验证了该方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

基于多FACTS的网侧阻尼协调控制量化指标研究

研究多变量系统等效开环过程(effective open-loop process,EOP)理论在电力系统多柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)协调控制量化分析中的应用,并提出基于EOP的多FCATS阻尼控制器交互作用分析方法及量化指标。推导电力系统阻尼控制框架下的 EOP,在此基础上建立用于多FACTS阻尼控制器分析的阻尼控制等效开环过程(damping control effective open-loop process,DCEOP)。提出基于 DCEOP 谱半径和多变量 Nyquist 推广定理的多FACTS阻尼控制器交互影响分析方法,可以判断系统中是否存在多FACTS阻尼控制器的负交互作用。进一步推导并提出基于DCEOP的多FACTS交互风险因子和交互作用因子,实现了多FACTS阻尼控制器协调控制及交互作用的量化分析。最后,通过算例分析验证了所提方法的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

多个FACTS元件间交互影响分析与协调控制研究进展与展望

首先概述了灵活交流输电系统(FACTS)元件交互影响和主要分析方法,总结分析了近年来国内外研究所提出的多种FACTS协调控制方法,并将其分为线性控制方法、非线性控制方法和智能控制方法 3大类,简要评述了3类方法的优点和不足。然后,简单介绍了SSSC元件的相关研究现状以及广域测量系统(WAMS)技术和模块化多电平换流器(MMC)技术等新兴技术在FACTS中的应用情况。最后,总结了到目前为止在研究FACTS元件交互影响分析和协调控制中出现的问题、不足和需要进一步研究的方面,指出结合新兴技术实现FACTS自身控制优化和FACTS间协调控制是未来我国FACTS发展的主要方向之一。     

FACTS协调控制研究进展及展望

概述了灵活交流输电系统（FACTS）交互影响的实例和主要分析方法。总结分析近年来国内外研究所提出的多种FACTS协调控制方法,并将其分为线性控制方法、非线性控制方法和智能控制方法三大类,简要评述了其优点和不足。介绍了广域测量系统（WAMS）技术在协调控制中的应用情况,并归纳广域测量中信号时滞的处理方法。最后,总结目前FACTS协调控制研究存在的问题和未来有待进一步开展的工作,指出开展基于WAMS的FACTS协调控制研究是未来我国FACTS发展的主要方向之一。     

基于Gr ami an的电力系统FACTS元件交互影响分析

在含有多个FACTS控制器的复杂电力系统中,各控制器间往往会存在交互影响,从而导致FACTS控制失稳.以四机两区域的互联电力系统为对象,对含SVC和TCSC的四机两区域电力系统进行了研究.运用基于Gramian的交互分析方法,对系统电气距离和负荷不同情况下FACTS元件之间的交互影响进行了分析,结果表明:随着FACTS控制器间的电气距离减小或系统负荷的增加,SVC和TCSC间的交互影响都更加剧烈,使控制器的动态性能变差,甚至有可能影响到系统的稳定性.通过时域仿真验证了基于Gramian的电力系统FACTS元件交互影响分析方法的正确性.     

多FACTS协调控制数模混合仿真试验

目前,基于WAMS的多FACTS协调控制研究大多局限于理论计算和离线仿真,对于WAMS系统及FACTS装置控制特性的模拟与实际系统还存在一定的差异,为了更加准确地模拟协调控制过程,有必要在接入多种FACTS实际控制器以及PMU装置的实时仿真平台上对协调控制策略进行闭环验证。构建了一种基于WAMS的多FACTS协调控制数模混合仿真试验平台,其拥有强大的数字仿真软件、多种接口装置,多种FACTS的实际控制器PMU装置以及WAMS系统,基于此平台开发了多FACTS协调控制功能模块,能够从WAMS数据库中快速获取数据,按照算法进行实时运算,并将协调控制命令下发给各FACTS控制器。在此平台上,对多FACTS协调控制提高电力系统动态稳定性控制策略进行了试验研究,仿真结果证明了试验平台的实用性和有效性,为基于WAMS的多FACTS协调控制研究提供了新的手段。     

基于多FACTS的网侧协调阻尼控制机理研究

柔性交流输电装置(flexible AC transmission system,FACTS)在提升电网安全稳定和运行效率方面发挥着重要的作用。随着柔性交流输电装置在电力系统中的广泛应用,研究系统中多FACTS的协调控制机理对于实现系统的协调阻尼控制具有重要的理论价值和现实意义。针对实现多FACTS协调控制过程中遇到的交互影响问题,提出基于选择模式分析(selective modal analysis,SMA)和多变量频域控制理论的多FACTS交互作用机理分析方法,通过SMA实现多FACTS交互作用的有效特征量提取,进而通过多变量频域控制理论推导出多FACTS间的交互作用关系和发生条件,并在此基础上揭示多FACTS间交互作用机理。研究结果表明:处于多机系统同一电力区域中的多台FACTS阻尼控制器间存在相互制约的关系,当控制器参数满足负交互条件时会发生比较明显的负交互作用,严重时甚至威胁系统的安全运行,当控制器参数满足协调运行条件时才能保证多FACTS间的协调运行与控制。通过仿真验证了文中机理研究的正确性以及在实际电网中应用的可行性。     

一类多静止无功补偿器阻尼控制器间的交互影响机理

随着电网中柔性交流输电系统(flexible AC transmission systems,FACTS)装置的增多,多FACTS同时运行时的交互影响研究成为热点之一。研究了多静止无功补偿器(static var compensator,SVC)阻尼控制中的交互影响现象及其作用机理。首先,基于时域仿真法提出了多台SVC装置控制器间存在的一类交互影响实例,进而基于多SVC机理分析的线性化模型和经典控制理论揭示了多SVC装置阻尼控制器间的交互作用机理,并提出了多SVC装置阻尼控制器的稳定分析判据,为多FACTS协调控制研究提供了重要参考。最后,使用两区四机系统算例和某实际电网进行了仿真分析,验证了研究结果的正确性。     

基于RGA的FACTS控制器之间的交互影响研究

多台FACTS控制器之间的交互影响与协调是FACTS技术应用中亟待解决的问题,介绍了采用相对增益矩阵(RGA)方法,分析了多机电力系统中多台柔性交流输电系统(FACTS)控制器之间的交互影响。通过对4机两区域系统以及新英格兰系统两个实例的分析研究,分别采用频域分析、特征值分析以及时域仿真三种方法来验证RGA所得的结论,证明了RGA方法可以用来分析FACTS间的交互现象。     

基于Gramian的电力系统FACTS元件交互影响分析

在含有多个FACTS控制器的复杂电力系统中,各控制器间往往会存在交互影响,从而导致FACTS控制失稳。以四机两区域的互联电力系统为对象,对含SVC和TCSC的四机两区域电力系统进行了研究。运用基于Gramian的交互分析方法,对系统电气距离和负荷不同情况下FACTS元件之间的交互影响进行了分析,结果表明：随着FACTS控制器间的电气距离减小或系统负荷的增加,SVC和TCSC间的交互影响都更加剧烈,使控制器的动态性能变差,甚至有可能影响到系统的稳定性。通过时域仿真验证了基于Gramian的电力系统FACTS元件交互影响分析方法的正确性。     

多FACTS元件控制变量配对方法与协调投运策略

多个灵活交流输电系统(FACTS)元件接入系统中各FACTS元件控制器间存在负的交互影响。针对已有的变量配对方法和交互影响分析方法存在的局限和不足,根据NI指数理论,提出适用于大规模、多变量的基于NI指数的多控制变量配对方法,运用该方法找到使得控制器间交互影响最小的控制变量最优配对组合。通过对最优配对组合进行分析,得到最优配对组合中与交互影响的严重程度关系最大的一组输入-输出变量。依据这一关系,制定出相应的多FACTS元件协调投入控制策略。以第二代串联型FACTS元件——静止同步串联补偿器(SSSC)为例,通过仿真系统的计算与分析,证明了所提出的多控制变量配对方法的可行性;并利用PSCAD搭建了含多个SSSC元件的系统进行仿真验证,证明了所制定的协调投运策略是可行、实用的。     

FACTS控制技术综述——模型，目标与策略

对FACTS的概念和作用进行了概述,分析了FACTS建模的一般方法和FACTS控制器设计的一些 特点,从控制目标与控制策略的角度总结了当前国内外的最新研究成果,对几种主要FACTS 控制器的作用及其控制效果进行了比较,指出实现电力系统的多目标协调控制是今后FACTS 控制器设计的主要目标。     

基于多目标进化算法的TCSC与SVC控制器协调设计

以可控串补(TCSC)与静止无功补偿器(SVC)两种FACTS装置为研究对象,通过理论分析 指出了TCSC与SVC联合运行时不同控制目标间的矛盾,并通过一多机系统时域仿真实例,介绍 了TCSC与SVC控制器之间存在的交互影响。仿真表明:单独设计且运行良好的SVC与TCSC 控制器,并不能保证两者同时投运工况下控制器的性能。将FACTS功能控制器的协调问题转化 为一多目标优化问题,采用多目标进化算法(MOEA)优化控制器参数,得到一组Pareto优化解集, 时域仿真验证了协调控制器的控制效果良好。     

基于模糊混合进化算法的多个FACTS元件协调控制

针对多个FACTS装置的控制器之间存在的负交互影响,通过将模糊理论、协同进化算法和免疫算法相结合,提出一种模糊混合多目标进化算法求解FACTS元件的协调控制问题。在求解过程中,利用模糊集理论建立模糊多目标优化模型,确定整体的优化目标。采用协同进化算法对各FACTS元件控制器的参数进行种群划分,以克服常规进化算法在问题规模扩大时易于出现的早收敛现象。在优化过程中,结合多种群合作策略和免疫算法保持解的多样性,最终得到控制参数的Pareto最优解集。对静止同步串联补偿器与静止同步补偿器2种FACTS装置的控制器进行了协调设计,仿真结果表明,与常规进化算法相比,所提方法能同时实现影响分析与参数优化功能,且收敛快速,稳定性好。     

具有FACTS控制的EEAC法暂态稳定分析

本文基于ＥＥＡＣ法研究了三种典型的ＦＡＣＴＳ控制器（ＴＣＳＣ、ＳＴＡＴＣＯＮ、ＪＰＦＣ）对系统暂态稳定的影响,并应用电科院电力系统综合仿真程序进行了校核,得到了满足的结果。     

扩展等面积法暂态稳定分析的FACTS控制器模型

提出了应用扩展等面积法（EEAC）暂态稳定分析的FACTS控制器统一模型,将FACTS对暂态稳定的作用通过对电力系统的串联和并联控制来描述。研究了这一模型对电力系统网络方程、转子运动方程和EEAC单机无穷大系统等值的影响,推导了适合于EEAC各种方法和各类FACTS控制器的单机无穷大（OMIB）系统等值统一表达式。该模型被应用于伊-冯500 kV可控串补的EEAC暂态稳定分析,并应用中国电力科学研究院电力系统分析综合程序进行了校核,结果证明了这种FACTS模型是有效和正确的。     

FACTS控制器探讨

FACTS技术是利用现代电力电子技术与传统的潮流控制技术相结合的产物。随着电力电子技术的不断发展,FACTS技术越来越被广泛地应用于电力输电系统中进行无功补偿、潮流控制等,大幅度的改善高压输电系统的输电性能和电能质量,使系统稳定性和可靠性大大提高。FACTS控制器是FACTS的核心,是FACTS技术得以实现的具体手段。从结构和功能的角度介绍了FACTS控制器的分类,并对典型研制应用的FACTS控制器以简单分析。     

基于相对增益矩阵和 Prony 技术的南方电网FACTS 和 HVDC 之间交互影响分析

高压直流输电(HVDC)及灵活交流输电(FACTS)装置因其优良特性被广泛应用于现代电网中,但是其实际应用时间较短,加之其控制器的复杂性,使得对大规模交直流混联电网中 FACTS 装置之间及 FACTS 装置与 HVDC 间的交互作用的研究不够成熟和完善.文中以定量分析南方电网中FACTS 装置之间以及 FACTS 装置与 HVDC 系统间的交互作用大小为目标,建立了含 FACTS 装置和 HVDC 系统的多机电力系统的线性化模型,并详细阐述了引入不同 FACTS装置及直流系统时,控制变量、输出变量的选择及对代数方程的处理.接着对南方电网进行等值,利用该线性化模型推导出等值系统的传递函数,利用 RGA 方法找出 FACTS 装置之间以及 FACTS 装置与 HVDC 系统间的交互作用的大小.最后通过大扰动下的 Prony 分析验证了 RGA 分析结果的正确性.     

一种新型的FACTS控制设备实验与性能测试平台

本文构建了一种新型的FACTS控制装置实验与性能测试平台。以可控串补(TCSC)的接入为例,该仿真平台由TCSC控制装置与电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)接口而成。仿真平台用机电暂态模型对大电网建模,用电磁暂态模型对TCSC及其所在的线路建模,通过物理接口箱将TCSC控制装置接入到仿真平台。TCSC控制装置采集功率放大器的输出,根据内置的控制策略发出TCSC的控制信号。ADPSS根据接收的控制信号控制晶闸管模型的状态。该仿真平台不需要对大电网进行任何等值就可以研究FACTS接入后对电力系统的影响。本文给出了TCSC的阻抗控制、潮流控制及阻尼功率振荡控制的实验结果。实验结果表明,本文构建的实时仿真平台是有效的,可以用于研究FACTS装置对电力系统的影响及检测FACTS控制设备的性能。