面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识

广域阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡极具潜力的手段,降阶辨识方法可用于获取广域阻尼控制器设计所需要的模型。电力系统的维数成千上万,基于模式可控可观性分析提出了电力系统面向阻尼控制器设计的可降阶原理、降阶误差分析方法以及基于降阶原理估计和BIC准则的模型定阶方法,并研究了降阶辨识实验的激励信号和预滤波器设计。四机系统的仿真算例表明了所提出的面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识原理与方法的有效性。     

基于辨识和留数的发电机广域附加阻尼控制器设计

发电机广域阻尼控制器（Wide-area Power System Stabilizer,WAPSS）采用对区间低频振荡模式具有强可观性的广域区间信息作为反馈信号。广域信息的引入,使得被控对象为高阶复杂电力系统,基于单机无穷大系统的传统PSS设计方法不再适用。提出了一种基于辨识和留数的发电机广域阻尼控制器设计方法,首先利用辨识方法得到被控电力系统的降阶模型,然后根据降阶模型的留数得到发电机广域阻尼控制器的参数,避免了复杂的矩阵方程求解,简化了设计流程。基于该方法设计的WAPSS控制效果在中国南方电网系统得到了仿真验证,仿真结果表明,该方法设计的WAPSS能有效阻尼区间低频振荡,提高系统稳定性。     

电力系统阻尼控制设计中的降阶状态空间模型辨识

电力系统广域阻尼控制器业已成为提高系统稳定性和跨区输电能力的重要手段。在设计电力系统阻尼控制器时,由于分析手段和计算能力的限制,系统全模型不易获得,一般需要借助系统辨识获取电力系统动态和主导模式等信息。将传统的特征系统实现方法(ERA)和模型降阶方法相结合,在保留ERA速度快、能方便处理多输入多输出系统等优点的同时,针对电力系统阻尼控制对模型参数的一般要求做出改进,可解决模型实数化和辨识结果降阶等问题,设计出一套实用的降阶辨识方案。将此方案运用于不同规模的电力系统,仿真对比原模型和降阶辨识后模型的结果表明:该方法可以得到具有较高精度和合适阶数的电力系统局部线性化模型,具有较好的实用性;但是将此方案应用于强非线性MIMO系统时,应注意输入通道间耦合对辨识结果的影响。     

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。     

基于在线辨识的电力系统广域阻尼控制

提出了利用多路广域测量信号作为反馈量的新型电力系统广域阻尼控制(WADC)方法。首先,推导了基于改进Prony算法的动态降阶等值系统参数的辨识方法;利用该辨识方法对受控系统进行辨识,在辨识结果的基础上运用线性二次型方法设计WADC的参数。广域闭环控制必须考虑通信延迟的影响,文中利用线性矩阵不等式方法讨论了控制参数在时滞下的稳定性问题。MATLAB数值仿真验证了辨识方法的准确性。WADC的控制效果在36节点的多机系统中得到了仿真验证。结果证明,应用广域信号作为反馈的WADC可以更有效地阻尼区间低频振荡,同时提高了联络线的传送容量极限。     

电力系统广域阻尼控制与工程应用

弱阻尼区间低频振荡是制约互联电网区域间输电能力提高的因素。传统阻尼控制器的输入主要为本地信号,不能很好地反映区间振荡模式,对区间振荡模式的阻尼效果很有限。虽然阻尼控制器应用日益广泛,但低频振荡现象仍时有发生。基于广域测量系统的广域阻尼控制是解决区间振荡问题的有效措施,其系统结构、建模、输入信号和控制地点的选择、网络通信...     

考虑饱和影响的电力系统广域阻尼控制器设计

广域阻尼控制器是抑制电力系统区间低频振荡的一种有效方法,但实际系统中执行器一般存在饱和现象。为此提出一种抗饱和补偿器设计方法。首先通过引入饱和函数建立考虑执行器饱和的电力系统模型;其次采用现代抗饱和技术,分2步进行抗饱和补偿器设计。第一步不考虑饱和环节,采用鲁棒控制理论对闭环电力系统进行H∞ 控制器设计,以确保系统的稳定性;第二步针对饱和环节,基于Lyapunov稳定理论提出抗饱和补偿器设计方法,设计抗饱和补偿器进行补偿,以抑制执行器饱和对控制器性能的影响。最后,将该抗饱和控制器应用到2区4机电力系统模型。仿真结果表明,相比不考虑执行器饱和的线性控制器,根据所提方法设计的抗饱和补偿器可以有效抑制饱和环节对线性控制器性能的影响,能够显著提高电力系统对饱和的抑制能力。     

基于降阶模型辨识的交直流混合输电系统广域阻尼控制

提出了一种辨识交直流混合输电系统降阶模型并设计其广域阻尼控制器的方法。首先在单输入单输出系统模型辨识原理的基础上提出交直流混合输电系统降阶模型的辨识方法;根据射影控制原理进一步设计了交直流混合输电系统的广域阻尼控制器。考虑到广域反馈信号在传输过程中存在的通信时延对系统稳定性的影响,设计了基于广域信号主导模式的时延补偿环节。以规划中的南方电网交直流混合输电系统进行算例研究,验证了所设计的广域阻尼控制器的有效性与可靠性。     

基于广域信息的电力系统阻尼控制器反馈信号选择

广域阻尼控制器（WADC）是抑制电力系统区间低频振荡模式的一种新技术,区别于传统的本地控制器设计,存在大量的不同种类反馈信号之间如何选择的问题。文中提出以WADC单位控制输出量获得最大阻尼为目标,基于线性系统的理论推导得到了用于WADC广域反馈信号选择的主模比指标,并且给出了基于Prony辨识的可用于复杂系统中的主模比计算方法。在2006年南方电网交直流混联系统中,通过特征值分析和时域仿真验证了最大主模比指标的有效性。     

含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼协同控制方法

大规模新能源接入电网增加了弱阻尼振荡模式被激发的风险。首先,考虑同步发电机和光伏的动态特性,建立了详细的小信号模型,分析了光伏对低频振荡模式的影响,提出了含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼控制架构,实现光伏-同步机协调阻尼控制;然后,以特征值分析结果为依据,提出了广域阻尼控制参数的优化模型,并对控制参数进行优化整定;最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建了含光伏电站的四机两区域系统电磁暂态仿真模型,验证了所提广域阻尼控制方法的有效性。     

基于模糊控制的广域阻尼控制器设计

针对互联电力系统低频振荡问题,提出了一种用广域反馈信号作为附加稳定信号的励磁控制器的设计方法。广域信号传输存在的通信时滞用模糊控制方法进行补偿。描述了确定模糊推理规则的方法,首先分析模糊逻辑控制器的输入量和理想输出量,根据输入量和输出量之间的关系确定模糊论域、隶属度函数和模糊推理规则,从而建立模糊逻辑控制器。用Matlab/Simulink软件对4机2区域系统进行仿真,测试模糊广域阻尼控制器性能。仿真结果表明,所设计的控制器能补偿通信过程中存在的较大时滞,增加互联电力系统阻尼。仿真结果验证了模糊控制具有较好的鲁棒性和适应性。     

计及广域信号多时滞影响的电力系统附加鲁棒阻尼控制

针对基于广域测量系统的多时滞电力系统低频振荡阻尼控制的研究不足以作为主要控制方法之一的鲁棒控制方法求解参数步骤复杂的缺陷,提出一种可直接求解控制参数的多时滞广域电力系统阻尼控制器的设计方法。利用Lyapunov-Krasovskii泛函理论推导出的多时滞系统稳定判据,将控制镇定问题转化为线性矩阵不等式的可行性问题,直接求解控制参数,避免了传统方法中利用智能算法迭代求解参数的不便。4机2区域系统的时域仿真结果表明,所提出的多时滞阻尼控制方案能有效抑制区间模式的低频振荡,提高电力系统的稳定性。     

广域电力系统中时滞控制信号的选择

针对广域电力系统时滞控制问题,提出通过选择合适的时滞控制信号可以简化控制设计过程,避免论证/采用复杂的时滞控制理论.提出一种简单有效的时滞敏感程度指标(TDSI)评估控制信号对时滞的容忍程度,论述了在实际电力系统中的计算方法.采用新英格兰测试系统进行了常见扰动方式、候选信号的TDSI评估、有/无控制器的系统动态响应仿真,结果表明:采用TDSI值较小的广域信号作为输出反馈信号,根据常规无时滞控制理论设计的控制器在快速有效抑制低频振荡的前提下,具有较好的抗时滞性能.     

基于综合几何指标的广域电力系统稳定器设计

选择适当的控制器落点和反馈信号是广域电力系统稳定器(WPSS)设计的一个关键步骤.而作为应用最为广泛的留数法,在面对多种不同类型备选信号时会因为不同类型信号幅值比例问题而失效.文中采用基于系统可观性和可控性的综合几何指标来选择控制器的落点和反馈信号,能够有效克服留数法的缺陷.重点讨论了在考虑实际电网量测和通信要求条件下的广域反馈信号选择问题,把反馈输入备选信号范围扩大到线路功率、母线频率偏差、区域惯性中心角差、机端功率及发电机角频率等.研究表明,联络线有功功率最适合作为WPSS的反馈输入信号.最后,结合设计控制器参数的留数相位补偿法完成WPSS的设计.2区4机系统算例详细说明了WPSS的设计过程,表明所提出的方法能够从不同类型的反馈信号中选择最优的信号.数值仿真结果表明,按照该方法设计的WPSS能够有效提高电网稳定性,抑制区间模式低频振荡.     

电力系统阻尼控制机理与特性

基于单机-无穷大电力系统,采用等面积定则分析电力系统阻尼控制机理。对电力系统稳定器（PSS）、静止无功补偿器（SVC）、晶闸管控制的串联电容器（TCSC）和高压直流（HVDC）的附加阻尼控制器的运行特性进行总结。对如何利用电网中各种阻尼资源以提高抑制系统区间振荡的能力进行讨论。当系统中已安装的PSS不能有效阻尼区间振荡时,可优先考虑利用HVDC的附加阻尼调制来增强阻尼。此外,可考虑柔性交流输电系统（FACTS）的附加阻尼控制,并认为TCSC抑制区间振荡的效果一般优于SVC。在四机两区域电力系统中的仿真分析结果验证了结论的合理性。     

基于留数的广域阻尼控制协调优化设计

广域阻尼控制器在提高主导模式阻尼的同时也可能导致其他模式阻尼的恶化,因此需要对广域阻尼控制器进行协调优化设计.从多模式阻尼协调问题的本质出发,基于留数的概念分析了广域阻尼控制器对不同模式产生的影响,从2个方面进行阻尼协调设计:一方面通过根轨迹法选择控制器地点或反馈信号,另一方面通过改进的粒子群算法进行控制器参数优化,使得在增强主导模式阻尼的同时能避免对非主导模式阻尼的较大影响.通过4机系统上的算例对提出的阻尼协调设计方法进行了验证,说明基于根轨迹的控制和观测配置方法或者基于PSO控制器参数优化可以找到一组配置使得所有非主导模式阻尼不被恶化,或者提供一个将非主导模式阻尼损失降至最低的选择.     

电力系统低频振荡的在线辨识

本文介绍了首次应用辨识方法于电力系统实时在线测试低频振荡。利用这种方法可以随时研究运行系统的低频振荡情况，１９９１年１０月试验证实了网络中的ＳＸＫ电厂是该系统的低频振荡源。     

基于ε—权衡“阻尼—时滞”电力系统广域阻尼控制

在解决电力系统区间低频振荡时存在广域信号延迟问题,对系统稳定运行带来巨大影响。针对此问题,首先建立时滞电力系统降阶数学模型;然后提出一种基于权衡的思想实现广域阻尼控制,通过利用线性矩阵不等式（LMI）工具箱并借助李雅普诺夫时滞稳定性判据求解广域阻尼控制器（WADC）参数,再利用时滞分割间接方法证明系统的稳定性,并对系统阻尼特性进行分析。最后以四机两区模型为例进行仿真,结果表明在约6 s时转子角和有功功率基本趋于稳定,相比其他常用广域阻尼控制器方法有效地改善电力系统阻尼稳定性。     

基于LMI的时滞电力系统双层广域阻尼控制

针对时滞电力系统提出一种新型建模方法,并且对其进行了广域附加区间阻尼控制的双层控制设计。直接采用时滞系统控制理论克服广域信号的时滞对闭环电力系统稳定性的不良影响。第一层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制,利用时滞系统的控制理论,采用线性矩阵不等式方法,求解状态反馈矩阵和观测器增益矩阵,进行反馈控制。10机39节点算例测试系统上的仿真结果表明,基于该方法设计的附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,鲁棒性强,能够较好地抑制区间振荡。该方法为关于时滞系统的控制理论在广域附加区间阻尼控制中的直接应用搭建了平台,提供了可行性。     

发电机模型降阶与异步阻尼系数研究

采用特征值及灵敏度分析技术,给出一种发电机降阶前后保持敏感振荡模式特征值实部不变的等效异步阻尼系数的算法。算例表明该算法求得的等效异步阻尼系数,可准确描述阻尼绕组对电力系统稳定的作用。