广域电力系统稳定器阻尼控制系统综述及工程应用展望

广域电力系统稳定器(PSS)阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡最直接有效的方法。文中综述了国内外的相关研究成果,针对广域PSS控制系统的各个环节进行了深入探讨,包括系统分析建模、反馈信号和控制点的选择、时滞及其稳定性分析、控制器设计等。文中指出非线性分析及建模,尤其是基于量测的Prony分析法更适用于复杂的电力系统;在广域反馈信号选择方面,主模比指标法较为合理,但在工程应用中还要依据实际情况考虑;特征根法及其优化算法可以快速对复杂电力系统的时滞稳定域进行求解,在时滞处理方面,时滞补偿法较时滞不敏感鲁棒控制更易实现且效果较佳;此外,在线自适应参数控制由于可以适应和跟踪系统的变化,较离线设计效果更佳。针对复杂电力系统的广域PSS研究中所面临的研究课题进行了展望,并指出了未来广域PSS工程应用中面临的一些问题,如算法实时性、系统投切时机选择、防误逻辑等。     

广域电力系统稳定器闭环控制通信实现技术

该文从如何减小通信网络的影响角度,提出了实现电力系统广域PSS闭环控制架构,具有与数据上行通道结合的控制下行通道,控制终端可同步授时以实现同步控制及闭环时延补偿,实现远方信号反馈及广域协调控制。在此基础上结合应用环境实现了贵州电网的广域电力系统稳定器PSS(power system stabilizer)闭环控制系统。并阐述了广域阻尼闭环控制系统的关键技术,设计了控制下行通道的通信规约。该文最后对该架构进行了RTDS硬件闭环测试,测试结果表明,该架构可有效实现广域PSS闭环控制。     

采用广域反馈信号的电力系统稳定器投运条件

电力系统低频振荡阻尼控制是目前广域闭环控制的研究热点,其中采用广域反馈信号的电力系统稳定器(PSS)是主要控制方式之一。广域PSS的投运条件是运行人员主要关注的问题之一,但目前鲜有相关研究。文中以实际工程应用为背景,提出了广域PSS的"退出""投入"和"激活"3种运行状态及相互转换关系;同时提出了广域PSS的3个激活条件,包括本地功率、爬坡和频率条件,分别对应本地控制机组出力改变、非本地机组出力改变和非低频振荡频率的系统振荡3种特殊系统运行状态,以针对这些特殊状态确定广域PSS是否投运。随后的RTDS硬件在环测试结果表明,激活条件与运行状态切换相结合的广域PSS投运条件可有效保证其不起坏作用。广域PSS投运条件的研究及测试结果将为今后采用广域反馈信号的PSS在实际工程中的应用提供参考价值。     

采用广域测量信号的互联电网区间阻尼控制

在大型互联电力系统中，区间模式的低频振荡是限制传输能力的严重瓶颈之一，而经典阻尼控制（如PSS）因限于局部测量不能很好地解决这个问题。迅速发展的广域测量系统能在全网范围内精确测量和高速传递机组相对功角和角频率等量，使得采用广域测量信号构成全局性的区间阻尼控制系统成为可能，进而为提高互联电网的功角稳定性和传输容量提供了契机。文中在一个简单的2区4机电力系统中，研究了采用广域测量信号实现励磁控制器区间阻尼控制环节的设计原理、实现方法和仿真效果，说明了基于广域测量系统的区间阻尼控制能有效抑制区间低频振荡和提高互联系统的传输容量，而且可工程实现。同时就设计适用于复杂电力系统的广域阻尼控制系统提出了一些关键性理论和实际问题，以供进一步深入研究。     

采用广域测量信号的互联电网区间阻尼控制

在大型互联电力系统中，区间模式的低频振荡是限制传输能力的严重瓶颈之一，而经典阻尼控制(如PSS)因限于局部测量不能很好地解决这个问题。迅速发展的广域测量系统能在全网范围内精确测量和高速传递机组相对功角和角频率等量，使得采用广域测量信号构成全局性的区间阻尼控制系统成为可能，进而为提高互联电网的功角稳定性和传输容量提供了契机。文中在一个简单的2区4机电力系统中，研究了采用广域测量信号实现励磁控制器区间阻尼控制环节的设计原理、实现方法和仿真效果，说明了基于广域测量系统的区间阻尼控制能有效抑制区间低频振荡和提高互联系统的传输容量，而且可工程实现。同时就设计适用于复杂电力系统的广域阻尼控制系统提出了一些关键性理论和实际问题，以供进一步深入研究。     

计及广域阻尼控制的PSS均匀通信时滞极限计算

为定量分析采用全局信号控制的电力系统稳定器（PSS）的时滞稳定性问题，利用扫频法对计及广域阻尼控制的2级PSS控制策略和PSS辅助区间阻尼控制进行数学建模，并计算出各自的时滞稳定极限，进而定量分析了时滞PSS系统的控制性能。算例验证了该方法的有效性和实用性。     

基于网络控制系统的电力系统广域闭环控制

为实现基于广域测量系统的实时广域闭环控制,将网络控制系统用于电力系统广域闭环控制中,针对通信网络的影响,引入同步授时以实现同步控制及闭环时延补偿。根据实际情况提出了应用于贵州电网的基于网络控制系统的广域闭环控制架构,介绍了该架构的设备选型及功能,以及控制下行通道的通信协议,最后搭建了贵州电网RTDS等值模型,对控制系统进行了硬件闭环测试。算例分析表明该架构能正确计算控制规律,可有效实现广域网络闭环控制。     

考虑时滞影响的电力系统稳定分析和广域控制研究进展

计算机技术、网络技术和通信技术的快速发展及其在电力系统中的广泛应用,使得电力系统的监测、分析和控制方式向着广域化、网络化和智能化方向发展。在此发展过程中,一个不容忽视的问题就是信号传输和处理过程中时滞的影响。文中首先对广域测量系统的时滞特性进行了分析,接着对国内外考虑时滞影响的电力系统建模、稳定分析和广域控制3个方面的最新研究成果进行了综述,指出常规电力系统稳定分析方法与考虑时滞的状态估计方法相结合具有工程实践价值,并认为在电力系统时滞特性的定量分析、信息和电力网络综合建模、考虑时滞的状态估计以及基于时滞电力系统动力模型的稳定控制方面仍需进一步深入研究。最后展望了时滞电力系统稳定分析和广域控制可能的研究方向。     

基于电力系统同步多参量测量的自记忆轨迹预测算法

基于大气运动自记忆预测方法,导出了使用历史观测的多状态量预测电力系统微分方程中某一状态量的自记忆数值预测计算公式,并提出了基于广域测量系统的电力系统功角综合预测方案。该方案在每一采样时刻首先基于临界机组不平衡功率的拟正弦特性使用正弦三角函数滚动预测临界机组不平衡功率的变化,然后使用多个同步状态量的自记忆预测公式预测临界等值机组的角速度和功角。IEEE145节点系统和某省网实际系统仿真结果显示该方案具有精度高和稳定性好的优点,其能够稳定可靠地预测未来0.4s系统轨迹的变化。     

一种用于广域电力系统稳定器控制工程的时钟发生器

时钟同步技术是广域测量系统(WAMS)的关键技术之一,基于WAMS的广域电力系统稳定器(PSS)控制系统一般由相量测量单元(PMU)和服务器以及控制机组成,时间同步和时延控制是广域PSS控制应用取得成功的决定性因素。探讨了广域PSS控制系统中时间同步的需求,针对PMU Server及控制端的时钟同步应用,提出了一种结合GPS授时和CPU时间戳计数器(TSC)守时的时钟发生器GPS_TSC Clock。该时钟发生器实现简单、可靠,精度高,实验证明该方法能有效提供满足广域PSS控制工程应用的实时时钟。