光伏参与抑制电力系统区间振荡的无功控制策略研究

针对大规模光伏并网对系统区间低频振荡可能产生的负面影响,研究了基于无功控制的光伏抑制系统区间振荡的控制策略。建立光伏并网模型,采用向控制输入点注入高斯伪随机信号的方式辨识出系统的降阶传递函数,根据留数指标对反馈信号进行选择,选择留数幅值最大的信号作为阻尼控制器的输入信号,参考电力系统稳定器的超前-滞后结构,采用留数法对阻尼控制器的各参数进行整定。以四机两区域系统为算例,搭建相应的光伏并网模型,通过时域仿真表明:所提出的基于无功控制的光伏附加阻尼控制器对于系统区间振荡具有较好的抑制效果。     

基于状态反馈附加阻尼控制的柔性直流电网抑制低频振荡

为了提升交直流互联系统的动态稳定性,研究了利用多端柔性直流输电系统阻尼交流系统低频振荡的方法。分析了柔性直流电网接入后系统的振荡模态,研究了直流电网对交流系统稳定性的影响,并基于全维状态空间反馈设计了柔性直流系统的附加阻尼控制器。系统振荡时该附加阻尼控制器能够输出附加控制量,调节各换流站的有功功率,从而抑制系统的振荡。以含有四端柔性直流电网的新英格兰10机系统为例进行了仿真研究,仿真结果表明,引入了该控制器的柔性直流电网能够很好地抑制原系统的低频振荡,改善系统的动态性能。     

采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计

针对电力系统区间低频振荡问题,基于广域测量系统和柔性交流输电系统技术,提出了一种采用时滞广域测量信号的电力系统阻尼控制器设计方法。该方法结合时滞依赖状态反馈鲁棒控制和状态观测理论,实现了广域电力系统的时滞输出反馈鲁棒控制。以四机两区域电力系统为例,设计了晶闸管可控串联补偿(TCSC)附加阻尼控制器。小信号分析和时域仿真结果都表明:所设计的控制器能显著抑制区间低频振荡,并且具有时滞不敏感性和运行条件鲁棒性。     

光伏、火电打捆经串补送出系统的次同步振荡研究

光伏、火电捆绑经过含串补的交流系统送出是一种合理可行的并网方案。本文基于加入了并网光伏的IEEE次同步振荡第一标准模型,利用复转矩系数法和时域仿真法分析了并网光伏对系统次同步振荡特性的影响。根据相位补偿原理,考虑发电机转速偏差信号的传输延迟,分别设计了基于多通道结构的有功和无功型附加阻尼控制器以及混合型附加阻尼控制器;论证了配置附加阻尼控制器并未对并网光伏的稳定出力产生影响。这种在光伏逆变器上配置附加阻尼控制器的思路可以作为抑制火电机组次同步振荡的备用方案。分析了并网光伏容量、附加阻尼控制器类型对次同步振荡抑制效果的影响,频域和时域仿真结果表明并网光伏容量越大,对次同步振荡的抑制效果越好;相比单一的附加阻尼控制器,混合型附加阻尼控制器对次同步振荡的抑制效果更好。     

模糊自抗扰附加阻尼控制抑制光火打捆经串补送出的次同步振荡

针对光伏、火电打捆经串补送出系统,提出一种基于模糊自抗扰的附加阻尼控制器,来抑制交流串补可能引发的次同步振荡。首先对打捆系统的振荡模式进行辨识,然后通过巴特沃斯带通滤波器将各振荡模式对应的转速分量分解到不同的通道,在每个通道中设计相应的自抗扰阻尼控制器。考虑到光伏出力具有波动性、间歇性等特点,运行状态比较复杂,采用模糊控制对自抗扰关键参数进行自整定改进。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的模糊自抗扰附加阻尼控制器在系统受到扰动时,能够有效抑制火电机组的次同步振荡,具有较强的鲁棒性,且抑制效果优于传统的PID控制。     

基于相关辨识法的大型光伏电站广域阻尼控制器设计

针对含大型光伏电站的电力系统可能存在的区间低频振荡问题,提出基于相关辨识法的大型光伏电站广域阻尼控制器设计方法。首先采用基于伪随机信号的相关辨识法得到系统的开环传递函数。接着将TLS-ESPRIT法应用到主模比指标的计算中,并结合留数指标对阻尼控制器输入信号进行优选,然后采用极点配置的方法整定控制器参数。最后,在DIgSILENT/PowerFactory中搭建含光伏电站的两区域系统机电暂态模型,时域仿真结果表明:所提出的光伏广域阻尼控制器能够有效抑制系统区间低频振荡,提升了系统小干扰稳定性。     

电力系统阻尼控制中的在线递推闭环子空间辨识

提出了电力系统阻尼控制中状态空间模型的在线递推闭环子空间辨识算法。在闭环条件下,基于广域测量信息,在线地辨识了包含主导低频振荡模式的系统降阶状态空间模型,并依此在线设计和更新线性二次最优部分输出辅助区间阻尼控制器以抑制区间低频振荡模式。算法具有良好的数值稳定性和较低的时间复杂度,能够实现系统模型的递推更新和辅助阻尼控制器参数的在线调整。8机36节点系统的仿真验证了算法的有效性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

光伏电站抑制次同步振荡措施研究

光伏电站接入电网引发的次同步振荡问题日益突出,而现有研究几乎都未考虑SVG对系统稳定性的影响。基于实际电网仿真模型发生的次同步振荡,建立含SVG的光伏无穷大送出模型。结合西南地区某光伏电站实际数据,在PSASP中建立含光伏组件、逆变器、场站控制系统和SVG的光伏电站模型,并进行小扰动暂态仿真,仿真结果表明光伏单机无穷大系统在参数设置不合理时会产生次同步振荡,但通过优化光伏内环电流PI控制器参数及引入SVG附加阻尼控制可抑制次同步振荡,且抑制效果明显。     

计及广域信号时变时滞影响的大型双馈风力发电系统附加鲁棒阻尼控制

大规模风电接入互联电力系统可能会导致电网联络线上严重的功率振荡。大型双馈风力发电系统能独立控制有功和无功功率,可以通过将控制信号附加到有功功率控制环节来调节输出的有功,以此用来阻尼系统功率振荡。针对系统中可能存在的功率振荡,采用广域测量数据并选择合适的反馈信号实现了快速的广域时滞阻尼控制。在建立的电力系统线性化模型中考虑了广域测量信号时滞。基于自由权矩阵方法获得了线性化模型标准化时滞鲁棒控制方法,可以由线性矩阵不等式进行求解。在此基础上,设计得到了广域时滞状态反馈控制器。控制器参数可以通过所提出的LMI迭代算法优化得到。结合状态观测理论获得了一种新型广域时滞输出反馈控制器。基于四机两区域仿真模型建立了含风电接入的互联电力系统研究模型。时域仿真表明,所提出的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼系统区间振荡。     

抑制次同步和低频振荡的多通道直流附加阻尼控制器设计

采用矩阵束算法分析了实际交直流混合输电系统在孤岛运行方式下次同步和低频振荡共存的现象,并获得保留系统关键特性的低阶模型。采用带通滤波器分离低频和次同步振荡模态,基于降阶模型设计多通道直流附加阻尼控制器。该控制器能够降低振荡模式间的相互影响,通过单独调节各通道的增益、相位、输出限幅及滤波器参数为不同频段的振荡提供恰当的阻尼,进而同时抑制次同步和低频振荡。EMTDC/PSCAD实例仿真证明了控制器的有效性。     

考虑时变时滞影响的直流广域阻尼自适应控制

针对交直流系统区间低频振荡问题,尤其是广域测量系统引入的时滞影响问题,利用递归最小二乘法在线辨识区间振荡主导模态,在直流附加控制抑制低频振荡机理的基础上,通过在线计算利用交流联络线功率信号进行阻尼控制的滞后相位与时变时滞造成低频振荡模态信号的滞后相位,将时域信号转化为二维旋转坐标体系中的向量信号,经过参考坐标体系的角度旋转,分别进行阻尼与时滞滞后相角的自适应补偿,结合增益放大,通过时域反变换后可得到最终补偿后的直流附加控制量。8机36节点系统仿真表明,所提设计方法能够消除时变时滞的影响,有效阻尼系统低频振荡,并且具有鲁棒性,适合在线应用。     

DFIG风电机组协同SVG抑制电网低频振荡方法

随着风电渗透率的日益增加,电力系统阻尼不足时易发生低频振荡,双馈风电机组（DFIG）可解耦控制有无功和无功输出,有利于增强系统阻尼。提出一种DFIG协同静止无功发生器（SVG）并网的方法,采用附加阻尼的控制策略,接入控制系统的功率控制节点,改变参考装置的有功和无功参考电流,实现装置动态输出功率,抵消功率增量,对系统中产生的功率振荡进行抑制。搭建DFIG协同SVG并网的4机2区域系统的控制系统模型,添加附加阻尼控制信号,控制DFIG输出的有功功率和SVG输出的无功功率,改变系统的特征根,并基于Prony方法分析振荡信号各模态。结果表明：该方法能够有效提供正阻尼,抑制系统低频振荡,加速振荡波形平息,提高电力系统的小干扰稳定性。     

DFIG风电机组协同SVG抑制电网低频振荡方法

随着风电渗透率的日益增加,电力系统阻尼不足时易发生低频振荡,双馈风电机组（DFIG）可解耦控制有无功和无功输出,有利于增强系统阻尼。提出一种DFIG协同静止无功发生器（SVG）并网的方法,采用附加阻尼的控制策略,接入控制系统的功率控制节点,改变参考装置的有功和无功参考电流,实现装置动态输出功率,抵消功率增量,对系统中产生的功率振荡进行抑制。搭建DFIG协同SVG并网的4机2区域系统的控制系统模型,添加附加阻尼控制信号,控制DFIG输出的有功功率和SVG输出的无功功率,改变系统的特征根,并基于Prony方法分析振荡信号各模态。结果表明：该方法能够有效提供正阻尼,抑制系统低频振荡,加速振荡波形平息,提高电力系统的小干扰稳定性。     

基于多类型换流设备的受端电网耦合鲁棒阻尼控制策略

针对混合级联直流馈入与柔性输电设备密集接入的受端电网,为增强其特定振荡模式的阻尼,利用不同换流设备控制回路间的相互作用,提出了一种基于多输入多输出系统模型的耦合鲁棒阻尼控制器设计方法。根据主模比指标选取振荡抑制效果最佳的反馈信号作为控制器输入信号;利用总体最小二乘-旋转不变技术识别系统的振荡模式并辨识系统降阶模型;采用混合H₂/H_∞方法设计耦合鲁棒控制阻尼器。控制器采用平衡截断法进行降阶,兼具鲁棒性能与实际工程应用。混合级联直流与受端江苏电网互联系统的时域仿真结果表明,相比于传统超前-滞后控制器,耦合鲁棒阻尼控制器在多种扰动和故障下均能有效抑制低频振荡,使系统快速恢复稳定运行。     

基于MFAC附加阻尼控制器的次同步振荡抑制方法

为解决当前次同步振荡抑制措施中常用的传统附加阻尼控制器存在建模精度不足、适应性差等问题，本文引入了一种基于无模型自适应控制的附加阻尼控制器。该控制器采用偏格式或全格式动态线性化数据模型，通过系统I/O数据估算系统伪梯度，由预测器输出附加阻尼控制信号，作用在双馈风机转子侧变流器的q轴参考电压信号中，并提出了基于粒子群算法的控制器参数优化设计方法。仿真验证了所提控制器具有较强的适应性，在线路串补度、风速等工况条件改变时能维持良好的次同步振荡抑制效果，在所有测试工况下均优于传统附加阻尼控制器和采用紧格式动态线性化的无模型自适应控制器。     

VSG附加自抗扰阻尼控制抑制低频振荡研究

针对新能源大量并网降低系统惯性和阻尼引起电网功率振荡的问题,提出了基于自抗扰控制（active disturbance rejection control,ADRC）的VSG有功附加阻尼控制策略来抑制低频振荡。首先介绍自抗扰控制器并分析附加阻尼控制抑制低频振荡的机理,然后给出控制环节中参数的取值原则,最后以VSG接入单机无穷大系统和IEEE 4机系统为例进行仿真,结果表明,附加自抗扰阻尼控制器能有效抑制系统的功率振荡,有较强的鲁棒性。     

华北电网蒙西外送通道广域阻尼控制系统研究

针对华北电网年度运行方式计算中蒙西外送通道潜在低频振荡问题,在RTDS中搭建华北电网等值模型,并建立了广域PSS阻尼控制系统物理仿真平台。该平台由控制服务器、PMU单元、控制单元、功率放大器组成,其中控制器采用区间频差信号和区域惯性中心角差信号作为反馈输入。介绍了该系统的整体方案、控制器设计思路、通讯延时处理等,并通过仿真试验表明,相比本地PSS控制,该系统能够显著抑制区域间低频振荡,有效改善华北电网系统阻尼。同时对PSS4B和SVC两种低频振荡抑制措施进行了初步分析与探究。     

基于误差最小化射影控制的降阶高压直流鲁棒控制器

鲁棒控制方法可用于高压直流附加阻尼控制器的设计,用以抑制交直流系统低频振荡,但目前普遍存在控制器阶数过高的问题,对实用性影响较大。为此提出对H2/H∞鲁棒控制器进行降阶的动态射影控制方法,并对降阶过程中产生的误差进行优化。首先利用总体最小二乘-旋转不变子空间(total least squares-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,TLS-ESPRIT)方法对系统进行低频振荡特性辨识,在此基础上利用主模比指标选择合适的反馈信号;然后利用H2/H∞鲁棒控制理论设计状态反馈鲁棒控制器;最后应用动态射影控制进行降阶,同时利用共轭梯度法对由FH范数评价的误差系统进行优化,得到最优低阶输出反馈控制器。仿真结果表明基于误差最小化射影控制的降阶高压直流鲁棒控制器在不同扰动与故障下都能有效抑制系统的低频振荡,鲁棒性和控制性能强,同时控制器阶数低,适合于实际工程推广应用。