Coordinated Damping Optimization Control of Sub-synchronous Oscillation for DFIG and SVG

Currently, the power electronics-based devices, includinglarge-scale non-synchronized generators and reactivepower compensators, are widely used in power grids. This helpsintroduce the coupling interactions between the devices andthe power grid, resulting in a new sub-synchronous oscillationphenomenon. It is a critical element for the stability operation ofthe power grid and its devices. In this paper, the sub-synchronousoscillation phenomenon of the power grid connected with largescalewind power generation is analyzed in detail. Then, inorder to damp the sub-synchronous oscillation, a coordinateddamping optimization control strategy for wind power generatorsand their reactive power compensators is proposed. The proposedcoordinated control strategy tracks the sub-synchronousoscillation current signal to correct the corresponding controlsignal, which increases the damping of power electronics. Theresponse characteristics of the proposed control strategy areanalyzed, and a self-optimization parameter tuning method basedon sensitivity analysis is proposed. The simulation results validatethe effectiveness and the availability of the proposed controlstrategy.

计及风电PSS与PLL耦合对功角振荡影响的DFIG控制参数协调优化

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)装设电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),有助于抑制同步发电机间功角振荡,但抑制效果受DFIG锁相环(phase-locked loop,PLL)跟踪误差影响。考虑PSS与PLL耦合特性对功角振荡的影响,提出改善振荡抑制效果的DFIG控制参数协调优化算法。首先基于DFIG有功控制的分解等效结构绘制DFIG-PSS与锁相误差的耦合路径,提出耦合特性解析表达。然后建立耦合解析表达对控制参数的轨迹灵敏度向量,以向量2-范数之比定义耦合强度,量化耦合特性对功角振荡的影响程度。最后基于耦合强度指标,提出带有PLL参数动态不等式约束的多步优化模型,以协调DFIG控制参数取值,提高并网系统对功角振荡的抑制效果。仿真结果证实了耦合特性对功角振荡的影响,验证了所提协调优化算法的有效性。

双馈风电机组附加阻尼控制器与同步发电机PSS协调设计

针对大规模双馈风电机组接入电力系统后的区间低频振荡问题,提出了一种协调双馈风电机组附加阻尼控制器和同步发电机电力系统稳定器(PSS)的设计策略。首先,考虑风电机组的机械部分、电气部分和控制结构,建立了双馈风电机组的机电暂态模型和附加阻尼控制器模型。在闭环电力系统线性化模型的基础上,提出利用动态指标值的优化模型来协调整定双馈风电机组附加阻尼控制器和同步发电机PSS的控制参数,并使用粒子群算法求解优化模型的全局最优解。最后,通过2个标准仿真系统算例,对比传统的阻尼控制器设计策略,验证了所设计策略的有效性和实用性。

采用大功率电力电子全控器件的新型励磁系统

为了提高电力系统的稳定性,提出了一种基于全控器件的新型励磁系统,该励磁系统能通过励磁控制,以及与机端系统交换无功功率,为系统提供双重阻尼。新型励磁系统采用最优协调控制策略,在PSASP环境下进行的单机无穷大系统的数字仿真结果表明,新型励磁系统能够适应运行方式的大范围变化,在大小扰动下较常规自并励励磁系统表现出更好的动态性能。

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。

PSS与VSC-HVDC附加阻尼控制器参数协调优化设计

将含参数约束的线性优化方法应用于交\直流混合系统的电力系统稳定器和基于电压源型换流器的高压直流输电系统附加阻尼控制器的参数协调优化中。该算法考虑了不同阻尼控制方式间的相互影响和作用,在迭代过程中通过修正优化可行域区间,使系统低频振荡模式对应的特征根最终移动到复平面上期望区域内。系统的特征值分析和时域仿真结果验证了上述方法的有效性和实用性。

基于θ-D方法的欠驱动TORA系统非线性最优控制

针对TORA(Translational oscillator with rotating actuator)系统的镇定控制问题,提出一种基于θ-D方法的非线性最优控制方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,为保证状态空间形式的TORA系统数学模型中状态向量系数矩阵A(x)能够分离出常值矩阵,且其能与控制位置矩阵构成可控对,采用不同于传统形式的解耦坐标变换对TORA系统进行了处理,以此为基础为TORA系统设计基于θ-D方法的非线性最优控制器,该控制方案可离线得到控制输入的显示表达式.通过数值仿真以及与基于局部线性化的线性最优控制方案进行比较,验证了所提非线性最优控制方案所具有的良好瞬态性能.

基于IFA的PSS与STATCOM阻尼控制器参数协调优化策略

为优化电力系统阻尼特性,本文利用改进萤火虫算法对电力系统稳定器与静止同步补偿器阻尼控制器参数进行协调优化。该算法通过在标准萤火虫算法基础上引入高斯递减惯性权重,权衡优化算法的全局搜索能力和局部搜索能力提高其寻优性能。另外,以系统多种运行方式下的特征值及机电振荡模式特性为优化的目标函数,保证了协调优化策略的适应性和鲁棒性。将所提方法应用于四机两区域系统,仿真结果表明,多种运行方式下,协调优化后系统的阻尼比有大幅度提升,从而能够有效抑制电力系统低频振荡,提高系统的动态稳定性能。

抑制超低频振荡的调速器PID参数多机协调优化

针对云南电网与主网异步后系统频率出现的持续超低频振荡问题,提出一种用于抑制超低频振荡的调速器PID参数多机协调优化策略。该策略首先在分析PID参数敏感性的基础上提出多机协调优化目标,然后以一次调频稳定时间最小为指标,通过PID参数的启发式动态调整,实现云南电网各机组调频能力平衡和协调优化。利用所提出策略得到云南电网主力机组调速器PID的优化参数,并在云南电网实际系统多个场景中进行仿真,结果表明:优化后的系统参数能够有效提升云南电网频率响应阻尼比,抑制超低频振荡,从而验证了所提策略的有效性与可行性。

一种抑制超低频振荡的水电机组调速器参数协调优化方法研究

基于最小二乘法实现了在线拟合发电机机械转矩阻尼系数,可准确评估机组对超低频振荡的贡献度。同时提出一种抑制超低频振荡方法,该方法首先对系统状态子空间进行辨识,并结合改进粒子群算法协调优化机组调速器PI参数,实现了对超低频振荡的抑制。最后,利用PSASP软件在改进的EPRI 36节点模型进行了仿真验证,结果表明所提方法能有效抑制超低频振荡。

基于天牛群优化算法的多机PSS参数优化

为抑制多机电力系统的低频振荡,提出将天牛群优化(BSO)算法应用到多机电力系统稳定器(PSS)的参数协调优化中。采用传统的超前-滞后型PSS模型,将PSS参数的协调配置问题转化为一个函数优化问题。首先利用Prony算法对振荡信号进行机电模式辨识,然后通过BSO算法迭代寻优最佳PSS参数。通过MATLAB软件搭建IEEE四机两区域系统,将优化好的参数应用到多机电力系统仿真中测试其准确性。仿真结果表明,相比于粒子群优化(PSO)算法、分层多子群的均匀分布混沌粒子群优化(HUCPSO)算法,BSO算法具有更好的寻优能力,由该算法优化的PSS在改善系统阻尼和小信号稳定性方面具有良好的效果和性能。

上肢力量训练器低频抑振参数协调优化方法

为了有效抑制上肢力量训练器发生低频振荡,提高低频振荡收敛速度和计算效率,提出上肢力量训练器低频抑振参数协调优化方法。根据目标函数、经验小波变换法,建立上肢力量训练器低频振荡检测模型,得到检测信号并映射到特定范围内。采用经验小波变换的伸缩因子,获取检测信号频率特征,提取出低频抑振参数。利用线性微积分函数方程,构建低频抑振参数协调优化数学模型,并采用免疫遗传方法对其进行求解,完成低频抑振参数协调优化。实验结果表明,所提方法的低频抑振参数协调优化效果较好,能够有效抑制低频振荡,提高收敛速度和计算效率。

机侧与网侧多通道附加阻尼控制器参数协调综合抑制低频振荡和次同步振荡

由于低频振荡与次同步振荡存在阻尼耦合,针对一种特定振荡模式设计控制器,会对其他频段的振荡模式造成不利的影响。综合考虑低频振荡与次同步振荡这2种模式,基于模式分离方法设计机侧与网侧附加阻尼控制器,将阻尼耦合问题转化为控制器之间的参数协调优化问题。使各控制器之间以及对应同一振荡模式的各通道之间的参数协调配合,以综合抑制低频振荡与次同步振荡,最大限度地降低模式之间的阻尼耦合;在协调优化过程中,对次同步振荡模式的阻尼比阈值进行动态设定,即次同步振荡模式的频率越大,其所需阻尼比的阈值越小。特征值分析与时域仿真结果均表明,所提协调控制策略能显著地改善系统各频段的阻尼特性;相比于传统的阻尼控制策略,所提协调控制策略具有更好的阻尼效果。

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。

基于自抗扰控制的风电并网系统广域阻尼协调控制

为解决风电并网系统中的低频振荡问题,提出一种基于自抗扰控制的协调控制方法。首先,根据待改善模式的可控可观性指标选取控制器的安装位置和反馈信号。将回路间的交互作用视为扰动,由自抗扰控制器对其进行估计与补偿,从而降低回路间的耦合程度。针对广域信号的时滞和自抗扰控制器的参数整定问题,首先利用渐消记忆递推最小二乘法对不确定时滞进行实时估计,然后通过史密斯预估器降低时滞对闭环控制的影响。最后,采用粒子群算法完成对自抗扰控制器参数的协调优化。以含风电场的新英格兰10机39节点系统为例进行测试,仿真结果表明所提出的控制方法能够有效抑制系统振荡。

基于稳定域的阻尼控制器设计及其抑制多频段振荡

首先提出了一种多频段稳定域的方法用于优化设计机侧/网侧多通道附加阻尼控制器。在此基础上,以TC-SC导通角组成的多频段稳定域最大为优化目标建立协调优化模型,并采用遗传算法对其进行求解,得到能最大程度提高系统阻尼的控制器参数。特征值计算和时域仿真表明,经过协调优化的阻尼控制器能有效地抑制包括低频振荡与次同步振荡在内的多频段振荡。

双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化

对于含双馈风电场的多机电力系统,在双馈风机内部引入附加阻尼控制环节可以抑制系统低频振荡,但双馈风机附加阻尼控制环节可能会影响电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡的效果。提出了一种双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化方法,设计了兼顾机电振荡模式和非机电振荡模式的阻尼特性的优化目标函数,并给出了基于粒子群算法的求解方法。以三机系统作为算例,优化设计了双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数。时域仿真结果表明,所提出的参数协调优化方法可以更好地提升系统的阻尼,有利于低频振荡的快速平抑。

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UPFC&DC-SDC综合阻尼控制系统。为使UPFC&DC-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UPFC&DC-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UPFC&DC-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。

网联环境下混合车流的速度协调优化方法研究

为了消除高速公路混合交通流波动所带来的不良影响,提出一种基于前车轨迹的速度协调优化方法。首先利用Newell跟驰理论对前车的运行轨迹进行偏移,再利用三角形基本图(KWT模型)对偏移的轨迹进行修正以提高对下游车队尾端HV轨迹的预测精度,然后通过预测的轨迹协调控制上游车队CAV首车在各个时刻的车速,引导上游CAV平稳顺利汇入下游车流来抑制速度震荡造成的交通流波动,最后通过数值仿真分别讨论了20%、40%、60%的CAV渗透率对速度震荡传播的抑制效果。结果表明:CAV的渗透率越大,对抑制速度震荡传播的作用越大,验证了该方法能有效提高交通流稳定性并提升道路通行能力与安全。

风光火打捆外送系统STATCOM-POD协调优化设计

风电和光伏与火电打捆外送是我国大型新能源基地电力外送的重要途径。针对风光火打捆外送系统低频振荡问题,提出一种基于静止同步补偿器附加功率振荡阻尼控制协调优化设计策略。首先,搭建了风光火打捆外送系统模型,设计了STATCOM-POD控制器,并采用联络线有功功率作为控制器输入量。然后,基于李雅普诺夫稳定法则构建了计及系统所有低频振荡模式最小阻尼比的目标函数。最后,采用遗传算法对多控制器参数进行协调优化,改善了系统低频振荡特性。以IEEE四机二区域系统为例,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:协调优化参数的STACOM-POD控制器能够维持发电机转速的稳定,增加系统的阻尼,抑制低频振荡引起的电网参数波动,改善风光火打捆外送系统的低频振荡特性。