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。

考虑广域信息时延影响的H_∞阻尼控制器

广域控制策略可以有效提高广域分布互联电力系统的动态性能,但是广域控制信号传输时延会对控制器产生负面影响,并且日趋复杂的系统结构及接近稳定极限的运行条件对控制器的鲁棒性能提出了更高的要求。该文在考虑信号传输时延的情况下建立了电力系统状态空间模型,并应用H∞回路成形及规范互质分解技术对上述模型进行了鲁棒镇定控制器设计。得到的控制器不仅具有很强的鲁棒性能,同时可使闭环系统容忍更大的时延。以时域仿真结果说明了所得控制器的性能及方法的有效性。

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。

基于主模比的FACTS阻尼控制器广域信号选取方法

FACTS阻尼控制器的广域信号选取是影响控制器效果的重要因素,提出了一种基于主模比指标的选取方法。对单输入输出系统建立辨识模型,提出主模比指标;利用Prony辨识手段,计算复杂多机系统各个反馈信号的主模比;通过一个标准3机系统验证主模比指标确定广域反馈信号的可行性;以川渝电网为实际案例,比较了广域阻尼与本地信号的静止无功补偿器控制效果的差异。仿真结果表明,该方法能有效改善系统动态稳定性。

发电机附加励磁控制在增加四川电网外送容量中的应用

四川网内某些严重故障将导致川渝区间低频振荡,影响交流特高压的稳定运行,限制了川渝断面的输送容量。针对此问题,利用辨识方法得到被控电力系统针对某个模式的降阶模型,然后根据该降阶模型设计了发电机附加励磁控制器,该控制器以川渝联络线功率为反馈信号,通过反馈控制降低联络线功率振荡的幅度,减轻四川网内故障对交流特高压的冲击,从而提高川渝断面的输送容量。华中—华北电网仿真算例表明了所设计的控制器的有效性。该控制器可增加川渝断面输送功率达640 MW,对延时也有很好的适应性。

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。

基于信号时滞补偿的HVDC和同步发电机的广域协调控制

针对发电机励磁和HVDC附加控制相互作用而可能引起系统阻尼性能变差的问题,通过对包含n台发电机以及1条直流线路的系统模型进行推导,得到了发电机励磁系统和HVDC附加控制的广域协调控制规律。该控制器利用广域信号补偿HVDC和发电机参数之间的耦合作用,但远端测量系统和广域控制信号所引入的延迟会影响控制器的性能。本文重点分析了时间延迟对系统振荡阻尼的影响,并引入统一Smith预估器方法以保持在较大时间延迟时电力系统的性能。交直流四机系统的仿真阐明了延迟对模态阻尼的影响以及延迟补偿的意义。仿真还表明统一Smith预估器的引入使得发电机转速和交流线路的传输功率在较大时间延迟下仍能够有较好的阻尼,并具有一定的鲁棒性。

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。

南方电网多直流调制控制的交互影响与协调

受限于现有的小扰动分析软件无法对高压直流输电系统(HVDC)控制回路建模,直流控制器的分析和设计严重依赖于时域仿真,无法获得对于控制器性能的机理性认识。文中利用NETOMAC仿真软件中NEVA的自定义控制器功能,定义了新的HVDC控制回路模型。利用根轨迹技术,分析了2008年度南方电网3回直流调制采用广域信号反馈控制时各自的不同性能,发现了由于HVDC调制引发的模态谐振现象,这种现象的存在使得直流调制控制的阻尼效果被削弱。最后,提出一种利用多直流协调控制消除模态谐振的方案,并通过NETOMAC的时域仿真加以验证。

基于广域测量信号和射影控制的多通道PSS设计

传统电力系统稳定器大多采用本地信号作为反馈输入且多为多模块级联控制结构,自由度、鲁棒性均具有局限性。为了提高其抑制系统低频振荡的能力,提出了一种基于广域测量信息和射影定理的多通道电力系统稳定器设计方法。本文采用具有高精度的TLS-ESPRIT算法辨识系统模型,并根据辨识结果分别在全系统为不同的振荡模态选择可观性及可控性均较强的信号作为控制器的反馈输入。而后,通过带通滤波器分离系统模态,并基于射影定理对各个模态分别设计控制器,实现各个模态间的分层控制。同时设计固定时滞补偿环节,以消除广域信号时滞对于控制效果的影响。最后,再次设计了传统电力系统稳定器与之进行比较。仿真实验表明,所设计的控制器较传统电力系统稳定器有更好的控制效果,且控制器阶数较低,鲁棒性强,适于工程实践。

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。

基于区域协调控制的信号配时优化与仿真

针对我国城市交通采用单点信号控制系统容易造成拥堵的问题,提出采用区域信号协调控制方法对交叉口信号配时进行优化。在分析单点信号控制和区域信号协调控制相关理论的基础上,以兰州市安宁区区域路网为例,分别以两种信号控制方案对路网实际交通流量进行计算,得出路网各交叉口的相位配时。最后,利用VISSIM软件进行实例分析,对两种信号控制方式的配时方案进行仿真,对比分析其交通效益。结果表明:相对于单点信号控制,区域信号协调控制配时方案可以使总行程时间缩短95. 7 s,平均排队长减少2. 4 m,总延误减少82. 7 s,能显著提高城市路网的通行能力,在一定程度上缓解交通拥堵问题。

采用CAN总线的广域保护研究

分布式电源和微电网的接入,给配电网继电保护提出了新的要求。为了缩短故障切除时间,保证动作的选择性和快速性,研发了基于DSP的广域保护装置,探索了CAN总线在广域保护中的应用。广域保护中不同位置的保护装置通过CAN总线交换信息,能够快速确定故障区域,明显缩短故障切除时间。对广域保护样机进行了实验研究,实验结果表明,CAN总线用于广域保护能提高继电保护性能。

一种基于广域角速度信号的暂态励磁控制方法

针对电网发生故障后的暂态稳定问题,文中提出了一种基于广域角速度信号的暂态励磁控制方法,电网中的角速度信号更易获取,因此该控制方法简单易行.首先,通过临界机群的识别判据识别出故障电网中的临界机群;然后,通过李雅普诺夫理论推导出一种将广域角速度信号作为控制信号的励磁控制器,并通过该控制器对临界机群内所有发电机组进行励磁控制;最后通过在Matlab/simulink仿真平台搭建的10机39节点系统验证该励磁控制方法能有效改善故障电网的暂态稳定性.

面向广域电力光网络业务的信令优化研究

为了提高广域电力光网络业务信令传输能力,提出基于信道均衡控制的广域电力光网络业务的信令优化传输控制技术。采用自适应调频控制的方法,设计广域电力光网络的输出信令传输编码,构建广域电力光网络的信令传输参数测量模型。通过信道畸变补偿方法实现广域电力光网络信道分配过程中的特征监测和模糊均衡调节。通过空间链路均衡调度,实现广域电力光网络的业务信道扩频处理,提高信令优化分配能力。仿真结果表明,所提方法下广域电力光网络的信令传输均衡性较好,信道空间自动化匹配能力较强,降低了广域电力光网络业务的信令传输误码率和时延。