发电机组励磁与汽门协调控制器的设计

发电机组的励磁与汽门协调控制能够快速有效地促进电力系统的稳定。文中设计了一种基于模糊神经网络的发电机组励磁与汽门协调控制器,该控制器将人工神经网络和模糊控制理论有机结合在一起,应用多层前馈BP网络和模糊推理控制模型,通过网络的自学习,修正网络的权值从而实现模糊神经网络的自学习控制。通过对单机无穷大系统进行仿真实验,结果表明,基于模糊神经网络的发电机组励磁与汽门协调控制器具有较好的静态性能和动态特性,系统在不同的故障情况下具备较强的鲁棒性。

发电机非线性状态PI励磁汽门协调控制器的研究

针对电力系统的强非线性和不确定性的特点 ,直接对其非线性不确定对象设计了非线性状态PI励磁汽门协调控制器。避免了一般反馈线性化励磁汽门综合控制由于数学模型的误差而影响控制器性能的缺点。所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关 ,同时控制器本身结构简单 ,仅需发电机局部信息 ,易于在多机系统中实现分散协调控制。仿真计算表明非线性状态PI励磁汽门协调控制器能够有效地提高系统的暂态稳定性。

基于Hamilton能量理论的发电机汽门与励磁非线性稳定控制器的设计

基于Hamilton能量理论,该文提出了一种新的非线性稳定控制器的设计方法。文中详细阐述了该方法的理论依据并给出了控制器的具体设计步骤。应用此方法设计了发电机汽门与励磁稳定控制器,仿真结果验证了理论分析的正确性与控制律的有效性。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性;考虑到Hamilton能量函数实际上是动态系统的Lyapunov函数,因此,该文也给出了一种从能量角度设计电力系统非线性稳定控制器的新方法。

STATCOM控制器与常规PID励磁调节器的分散协调设计

针对单机无穷大母线联络线中间带静止同步补偿器 (STATCOM )的电力系统 ,建立了统一的状态空间模型 ;并在此基础上 ,应用信息结构约束下的LQ最优控制理论和算法 ,得到输出反馈的STATCOM与机组励磁的最优分散协调控制器 ;应用数字仿真研究它们在系统受到大小扰动下的控制性能和特点 ,并与传统的电压偏差PID励磁调节器进行了比较。结果表明 ,协调控制器能大大地提高系统的静态和暂态性能 ;由于控制器采用输出反馈 ,并仅基于本地测量 ,是完全分散的 ,故其实现代价低、可靠性高 ,易于工程实际应用。

多机电力系统分散输出反馈励磁控制器研究 第二部分——权矩阵的协调选择

本文以物理分析为依据,提出了一种多机电力系统分散最优励磁控制器状态权矩阵选择方法。该方法紧密地结合了电力系统实际,考虑了电力系统对励磁控制的基本要求,能够同时有效地改善电力系统的阻尼特性和提高电力系统的静态稳定性。

快关汽门与励磁的协调控制增强发电机组暂态稳定

某些严重的电力系统故障 ,例如在电厂附近发生的短路故障 ,会导致整个系统暂态稳定的丧失。为此经常切除部分机组来防止非同步运行 ,但是这种增强暂态稳定的方法将干扰整个系统的功率平衡 ,并且需要经过很长的调整时间才能建立起新的稳态运行状态。本文介绍了一种避免切机的新方法 ,通过协调快关汽门和励磁控制来实现发电机组的稳定运行。仿真计算表明 ,经过1到2个非同步周期就可以建立新的稳定状态。

基于Hamilton理论的多机系统励磁与UPFC的非线性鲁棒协调控制器设计

针对多机电力系统中参数的不确定扰动对系统稳定控制器影响的问题,利用广义耗散Hamilton理论设计了一种新型多机励磁和统一潮流控制器(UPFC)的非线性协调控制器。首先,建立了包含UPFC动态调节作用的多机电力系统动态方程,构造了系统的Hamilton能量函数,从而将系统表示成广义耗散Hamilton系统形式。其次,利用含参数摄动的L_2干扰抑制控制理论设计了多机励磁和UPFC的非线性协调控制器。此控制器设计过程同样适用于含有参数摄动的其他FACTS装置与多机励磁的协调控制器设计。最后,以四机两区域系统进行了仿真分析,结果表明当系统中存在多种参数摄动时,所设计协调控制器能够保证系统的功角稳定、实现UPFC接入点电压的无差调节并且具有较好的鲁棒性。

发电机励磁、汽门与电阻挚动的非线性协调控制

利用非线性状态PI控制能直接对非线性不确定对象进行控制的特点 ,设计了发电机励磁、汽门与电阻挚动的非线性状态PI协调控制器。该协调控制器先根据等面积法则设计出电阻挚动的控制策略。然后将电阻挚动的制动作用视为发电机励磁与汽门协调控制的一个外部扰动 ,根据非线性状态PI控制器能将系统的外扰和不确定性等不确定因素进行实时补偿的特点 ,实现发电机励磁、汽门与电阻挚动的协调控制。仿真计算表明发电机励磁。

基于反推控制的聚合温控负荷与发电机励磁协调控制

利用具有储能特性的温控负荷与发电机励磁进行协调控制,可实现电力系统的功角、频率和电压的多指标调控。首先,采用双线性聚合温控负荷模型和发电机励磁模型,推导建立了二者联合的系统数学模型。然后,基于反推控制原理,提出了聚合温控负荷与发电机励磁的协调控制策略,并从理论上证明了控制器的稳定性。针对控制器设计中的微分'计算爆炸'问题,利用双曲正切的非线性微分跟踪器设计了励磁电压参考量的微分估计算法,降低了参考量微分计算的工作量。最后,通过算例对控制算法进行了仿真验证。结果表明,在协调控制器的作用下,系统功角、频率和电压等多个被控量均可快速地追踪上各自的参考值。对比传统电力系统稳定器励磁控制,温控负荷参与调控能有效改善系统各状态量的动态响应,提高系统稳定性。

STATCOM与发电机励磁和汽轮机调门非线性协调滑模控制研究

基于单机无穷大系统,建立了静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的数学模型,设计了变结构协调控制器。采用直接反馈对系统进行全局线性化,运用变结构控制方法,设计了STATCOM无功电流与发电机励磁、汽轮机调门的非线性滑模协调控制器,可以同时满足发电机励磁、汽机调门与STATCOM装设处电压稳定要求。对单机—无穷大系统进行了数字仿真,结果表明控制器能有效改善系统稳定性。

多机系统励磁与UPFC非线性协调控制策略研究

装设有统一潮流控制器(UPFC)的大电网是一个复杂且易受扰动的非线性系统。为此推导出了装设有UPFC装置的多机电力系统数学模型,在此基础上构造了系统的Hamilton能量函数,进而将此系统表示成含参数扰动的Hamilton系统形式。根据边界函数法和干扰抑制控制法得到了考虑转移电导的多机励磁与UPFC的协调控制器。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建四机两区域系统,对比仿真结果表明,所设计的非线性协调控制器具有良好的控制效果和较强的鲁棒性。

电力系统神经网络逆控制中的闭环控制器设计

由于实际电力系统输入限幅、工作区域受限等因素的影响 ,采用神经网络逆系统方法对被控电力系统进行反馈线性化解耦后的复合系统并非理想的解耦线性系统 .在对此复合系统设计闭环控制器时需要确定合理的期望响应特性 .本文通过对被控电力系统的输入输出特性分析 ,得到线性化解耦后各子系统的主导物理特性 ,从而为确定合理的闭环期望响应特性提供依据 .结合神经网络逆系统方法在励磁与汽门系统线性化解耦控制中的应用 。

发电机非线性最优协调控制研究

励磁控制系统有利于提高输电系统的微动态稳定性及改善动态品质,但效果受限于强行励磁顶值倍数与励磁电流上升速度。研究表明,快速汽门调速控制能够克服励磁控制的不足。针对汽轮发电机组多输入多输出非线性控制系统提出了发电机励磁与汽门协调非线性最优控制器,其将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中,在性能指标中约束全部控制目标,因而推导的控制律包含所有控制目标的反馈信息。仿真结果表明:在该控制律的作用下发电机具有良好的电压与汽门调节特性,能够大幅度提高系统静态稳定性,改善系统的动态响应,有效抑制低频振荡,具有良好的抗干扰性。

交直流互联系统附加控制器设计综述

附加控制器是提高交流系统低频振荡的阻尼和改善交直流互联系统暂态稳定性的一种有效方式。概述了基于不同控制理论的附加控制器,并且介绍了附加控制器与励磁调节器、电力系统稳定器、灵活交流输电系统的协调控制。最后对交直流互联系统附加控制器的未来进行了展望。

基于人工神经网络的励磁调节、快控汽门和电阻掣动的协调控制

采用人工神经网络控制器解决了快速励磁、电阻掣动和快速汽门控制三种不同类型的控制措施之间的协调问题。算例表明可以靠人工神经网络励磁控制使远端发电机静稳极限达到机端电压恒定的线路功率极限，再靠快速励磁、电阻掣动和快速汽门控制三者的协调控制使发电机在瞬时故障和永久故障下的暂稳极限都接近事故前的静稳极限。

不确定微分代数系统的多指标非线性鲁棒自适应控制方法

针对含不确定因素的多输入多输出微分代数系统,提出一种多指标非线性鲁棒自适应控制方法(multi-index nonlinear robust adaptive control,MINRAC),并将其应用于汽门开度与发电机励磁的协调控制上。数字仿真表明:在系统参数不确定和存在外部扰动的情况下,该方法能够使得系统的多个指标都运行在期望的工作点上而不发生静态偏移。对于不同类型的扰动,如有功功率阶跃,三相短路,该控制方法都能很好地镇定系统,并且能够消除机端电压偏差。与多指标非线性控制(multi-index nonlinear control,MINC)和多指标非线性鲁棒控制(multi-index nonlinear robust control,MINRC)相比,该文提出的方法能更好地兼顾系统的动静态性能。

发电机组再同步研究综述

综述了发电机组再同步的意义、控制策略和关键技术及其存在的问题。对发电机组再同步过程进行了简单的回顾,对国内外发电机组失步预测方法进行了概述和分析,指出了存在问题和发展方向,介绍了发电机组再同步控制手段(快控汽门和强励/强减励磁)的优点及不足之处,阐述了再同步协调综合控制的必要性。在发电机组再同步控制规律方面,介绍了单机系统的应用现状,并探讨了多机系统控制规律的重点研究课题。

基于Hamilton能量函数常值实现的机电扰动抑制研究

Hamilton实现是控制器设计的前提和基础,但是传统Hamilton实现的一般充分条件计算复杂且难以满足。针对带汽门开度控制的单机无穷大系统,采用常值实现法即结构矩阵为常值的一种广义Hamilton实现,将系统表示成耗散Hamilton系统,并设计了励磁和汽门控制的机电扰动抑制器。在控制器设计中未用到任何线性化方法,所得出的励磁和汽门控制器充分利用了系统的非线性特性。最后,基于单机无穷大系统的仿真结果验证了该控制器的有效性和正确性。