基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。     

抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。     

UPFC抑制电力系统低频振荡的参数优化研究

为研究统一潮流控制器(UPFC)用于抑制电力系统低频振荡的效果,采用PID控制策略设计了UPFC,并利用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)分别对UPFC参数进行了优化。对含UPFC的单机无穷大系统进行仿真,仿真结果显示,UPFC对阻尼电力系统低频振荡起到一定的作用,经过参数优化后系统的暂态变短,相关量的波动降低,且粒子群优化算法用于抑制阻尼电力系统低频振荡的效果优于遗传算法。     

UPFC的模糊调控控制研究

以统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）为研究对象,针对共调制控制,引入模糊技术,设计了模糊调制顺,以抑制互联电力系统联络线功率振荡,改善系统的动态稳定性。给出了模糊调制控制器的结构,运用梯度下降法对模糊控制器的关键参数进行了优化。结合ＵＰＦＣ具有串、并联元件的特点,提出了模糊联合调制控制器,相对于单一元件调制控制,呵更有效地阻尼功率振荡。多机系统仿真结果表明模糊调控顺能有效地抑制振荡,并且在运行工况改变野性     

UPFC的外层控制器设计

根据UPFC分层控制设计原理,设计外层控制器为内层控制器提供参考信号,从而完成构建综合考虑内部动态和外部系统影响的UPFC控制体系。首先建立含UPFC的系统模型,并构造了修正能量函数。在此基础上基于控制Lyapunov函数法构造了外层控制器。在四川电网上进行的仿真表明,所提出的外层控制器能够有效改善川渝电网的动态性能,提高暂态稳定性。     

统一潮流控制器(UPFC)对次同步振荡的影响及抑制策略

FACTS等快速控制装置在一定条件下可能激发电力系统的次同步振荡问题,导致发电机轴系失稳,造成重大事故,危害电力系统的安全稳定运行。UPFC作为一种新型FACTS元件,虽然能实现母线电压控制和线路有功、无功功率的调节,但对次同步振荡影响的研究较少。同时,目前的UPFC阻尼控制器多针对低频振荡模态。故在搭建UPFC模型的基础上,运用测试信号法,研究了系统运行参数和UPFC电压有功控制等对次同步振荡的影响,并设计了相应的UPFC附加阻尼控制器。在IEEE第二标准测试系统上的计算机仿真说明,该控制器能有效提高多个扭振模态的电气阻尼,抑制系统的次同步振荡。     

UPFC抑制电网强迫振荡研究

为了抑制电网系统强迫振荡,首先通过整定合理统一潮流控制器(UPFC)主控制器参数,利用UPFC自身的动态控制作用提高系统阻尼水平;然后在其主控制器中加入辅助控制器,通过跟踪强迫振荡功率波动量并输出反相功率波对其进行抵消,从而进一步提高系统阻尼,增强UPFC对系统强迫振荡的抑制能力。在PSASP仿真平台中搭建模型,验证了所提UPFC主控制器及辅助控制器能有效抑制系统区域间联络线上的强迫振荡,从而尽可能减小强迫振荡对系统造成的损害。     

基于Hamilton理论抑制区域间低频振荡的STATCOM控制策略研究

静止同步补偿器(STATCOM)因其安装地点的灵活性及良好的动态特性是抑制区间低频振荡的有效措施之一。现有的STATCOM控制器大都基于系统的线性化模型,这将影响控制器的性能。采用广义Hamilton理论设计了多机系统中STATCOM抑制系统区域间低频振荡的控制策略。构造具有系统振荡能量概念的Hamilton能量函数,将包含STATCOM的多机等值系统描述成广义Hamilton系统形式,利用Hamilton系统控制理论,从降低系统振荡能量角度设计STATCOM的控制策略。通过PSCAD/EMTDC平台搭建典型的四机两区域系统,仿真结果表明了所提模型与控制策略的正确性和有效性。     

阻尼联络线低频振荡的SVC自适应模糊控制器研究

从暂态能量的角度对区域模式振荡的过程进行分析，提出以降低区域间振荡能量为控制目标的阻尼控制策略，设计出附加在SVC上的自适应模糊控制器，以提高互联系统的动态稳定性水平。该控制方案不需预知系统具体参数，通过对系统运行状态和控制效果进行评判，依据模糊规则自适应地对控制参数进行调节，实现对区域模式振荡的有效抑制。数字仿真表明，该控制器能有效地提高互联系统的动态稳定性水平，对不同的系统运行方式和振荡模式具有较强的鲁棒性。     

基于模糊滑模控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)的模糊滑模控制器设计方法,控制目标是阻尼系统功率振荡。建立装有SSSC的单机系统数学模型,采用状态反馈精确线性化方法,将非线性的数学模型转化成线性的形式,运用分散滑模控制理论和模糊控制理论进行SSSC模糊滑模控制器的设计。对含有SSSC的单机无穷大系统进行三相短路故障仿真,仿真结果表明本文设计的模糊滑模控制器能快速有效地阻尼系统功率振荡。     

惯量对区域振荡模式的影响

机组的惯量对区域振荡频率和阻尼有着较大的影响。以两机系统为例推导了区域振荡模式与不同区域机组等值惯量之间的关系，并以两机与四机系统作为仿真算例．利用特征根分析法，得出区域振荡模式随着不同区域等值惯量以及不同区域内机组惯量的变化曲线。把仿真结果与估算公式相比较，分析得出区域内机组不同调因素对区域振荡频率影响较小。而对区域振荡阻尼影响较大的结论。     

基于UPFC&DC-SDC的交直流电网低频振荡抑制研究

针对交直流混联电网的低频振荡问题,提出一种将统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)及直流附加阻尼控制器(DC Supplementary Damping Controller, DC-SDC)相结合的UPFCDC-SDC综合阻尼控制系统。为使UPFCDC-SDC综合控制系统发挥最佳控制效果,由UPFC及DC-SDC的状态变量,推导了含UPFCDC-SDC综合控制系统的基于VSC-HVDC的交直流混联系统特征根增广矩阵。基于该矩阵计算了多运行方式下系统小干扰概率特征值。以该矩阵特征值实部加权后的和最小为目标函数,考虑该矩阵阻尼比、线路传输极限及安全等约束,构建了确定UPFCDC-SDC综合控制系统参数的优化方程,并通过粒子群优化算法求解。以CEPRI36v7系统为例,验证了所提方法能在不制约直流输电能力的同时抑制低频振荡。     

超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析。提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低。同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象。对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性。     

基于CBR和OAPID的互联电网区间模式振荡预警

采用基于广域测量系统(WAMS)的量测数据,提出基于范例推理(CBR)理论及功率振荡增量分布(OAPID)理论的互联电网区间模式振荡预警方法。该方法在系统未发生低频振荡时进行区间模式振荡预警;在系统发生振荡时提供系统运行方式的调整建议来改善系统阻尼。某区域电网WAMS实测数据的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于滑动模态的典型模糊控制器结构分析与设计

针对两输入(e,ec)一输出(u)的典型模糊控制器,当采用线性控制规则时,用滑动模态的理论来分析模糊控制规则表,推导了输出的解析表达式,结构分析显示了模糊控制具有线性控制和滑模控制的双重特性,由此可解释模糊控制所具有的鲁棒性,仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

Rotor oscillation damping of a stepping motor by sliding mode control

Stepping motors are used mainly in OA and FA systems due to the merits of their digital driving behavior using switching devices. They are driven by closed‐loop control in systems where special performance such as prevention of out‐of‐synchronism or a high‐speed drive is required. It is well known that rotor oscillation is one of the principal problems in the switched drive of a stepping motor, and nowadays several methods for damping this oscillation have been suggested in which the switching sequence is changed in some manner. In such methods, the excitation time of the stator windings must be tuned appropriately, or the effect of damping is insufficient and oscillation may be even amplified in some circumstances. To resolve this problem, adaptive methods for tuning of the excitation time have been developed. However, they suffer the disadvantage that they require a tuning period for the excitation time to attain the optimal value at the beginning of control or when the machine parameters are varied by changing the driving condition. The authors have developed a new method for rotor oscillation damping of a stepping motor in a closed‐loop system. It is based on a sliding mode control technique and is designed to be robust to variation of rotor inertia which significantly affects the oscillatory characteristic. In this method, a lower‐order dynamical model, obtained by reaching a sliding mode where the angle‐torque characteristic of the motor is bound to a certain linear function, is made non‐oscillatory by pole assignment over a certain region of varying rotor inertia. Applying this method to an experimental system, rotor oscillation is damped excellently in the cases of single‐step and low‐speed multi‐step drive. On the other hand, it is shown deceleration is needed near the last step in the case of a high‐speed drive. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(1): 42–51, 1999     

基于自调整变间距模糊控制的UPFC的研究

针对统一潮流控制器(UPFC)控制系统的设计,提出了一种在全论域范围内带用自调整因子的变间距模糊控制算法,该算法能同时提高系统稳态精度和动态性能,并且本身具有优化的特性。仿真结果表明:所设计的控制系统可以有效地控制节点电压和线路潮流,改善了电力系统的暂态稳定性,并且响应快,精度高,鲁棒性强。     

同步发电机混沌振荡的积分滑模模糊控制

针对一类不确定的非线性系统,把自适应模糊控制和积分滑模控制相结合,提出了一种新的自适应积分滑模模糊控制策略。利用模糊逻辑逼近系统中的未知非线性函数,在滑模控制中引入了积分项,消除了常规滑模控制器被跟踪信号导数已知的限制;并且为了消除外界扰动的影响,引入扰动估计器的设计方法;同时基于Lyapunov方法导出了参数的自适应律,有效地克服了系统固有的抖振问题。理论分析证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差收敛于零。用该控制器对同步发电机混沌振荡控制系统进行仿真研究,结果表明:与常规的滑模控制器相比,该控制器具有较强的鲁棒性和较好的跟踪性能。     

基于电气距离的低频振荡关联区域和模式类型识别

对于低频振荡在线分析得到的若干个振荡模式,调度运行人员需要掌握典型振荡模式的阻尼水平,在紧急状态下根据振荡模式的类型和关联区域采取控制策略。提出了一种基于电网运行分区间电气距离的关联区域和模式类型识别方法,自动识别参与振荡两群机组的关联区域,区分局部振荡模式和区域间振荡模式。通过拓扑分析确定电网的运行分区,选取电压等级最高的母线作为每个运行分区的代表母线。将振荡模式两群关联机组所属的运行分区作为各群的关联运行分区,通过多端口网络等值计算各运行分区代表母线间的电气距离。将同一群中电气距离较近的运行分区进行聚合得到振荡模式两群的关联区域,根据两群关联区域间的电气距离区分局部振荡模式和区域间振荡模式。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性。     

面向区域间振荡模式的电力系统小扰动惯量域构建

为提升低惯量电力系统的小干扰稳定性,给出保障适应新能源发展的合理惯量裕度,并明确惯量分布对于互联系统小干扰稳定性的影响规律。研究了惯量分布对系统区域间振荡模式的影响规律,构建了面向区域间振荡的电力系统小扰动惯量域(Small Signal Inertia Region, SSIR)。首先,基于部分惯量中心(Part of the Center of Inertia,PCOI)等值方法和多项式Leverrier解法,构建了等值两机系统区间振荡模式阻尼比解析式。在此基础上,依据临界阻尼比构建了计及小干扰稳定约束的惯量域。进而,对区域互联系统惯量分布和小干扰稳定性之间的联系进行解析。最后,对惯量域进行全面分析,并在新能源系统中进行了初步验证。仿真结果表明,所提出的计算方法能够实现电力系统小扰动惯量域的准确、快速构建,增强低惯量电力系统小干扰稳定性的评估和监控能力,并为新能源惯量域的构建提供理论指导。