基于智能云模型的广域阻尼控制器设计

互联电力系统极易发生区间低频振荡,且系统精确数学模型难以获得。为此,提出了一种基于智能云模型的广域阻尼控制器的设计方法。从多规则二维云发生器出发,详细介绍了智能云模型广域阻尼控制器的设计方法。通过调整量化、比例因子,提高控制精度并获得普适性。仿真结果表明:方法的控制效果优于模糊控制,所设计的控制器能够有效抑制区间低频振荡,提高系统的稳定性,在多区域互联大电网中具有可行性。

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。

广域阻尼控制延迟特性分析及其多项式拟合补偿

基于广域测量系统(WAMS)的互联电网区间阻尼控制能够有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量。采用远方反馈信号的广域阻尼控制系统需要解决的工程问题之一是研究数据传输过程中引入的延迟对控制性能的影响及其补偿方法。文中根据我国部分WAMS工程的通信延迟实测数据分析了WAMS延迟的特点,并针对广域阻尼控制设计了基于多项式拟合的预测方法补偿滞后的远方反馈信号。以一个典型的2区域4机系统为例研究了不同延迟条件对阻尼控制的影响和补偿效果。仿真表明:所提出的延迟补偿方法能够在一定延迟范围内有效地维持采用远方反馈信号的广域阻尼控制效果,为其工程应用奠定了基础。

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。

并网型双馈式风力发电系统广域阻尼控制器设计

随着接入电力系统的风电规模越来越大,风电场发出的电能需要经过远距离输送到负荷中心。由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡。为此,设计了广域阻尼控制器以有效抑制双馈风力发电系统并网带来的互联系统的低频振荡问题。首先,建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态模型,该模型包括风力机及传动系统动态方程、异步发电机动态方程、变频器动态方程3个部分,具有一般性。以双馈式异步发电机(DFIG)转子侧变流器有功功率参考值为输入,然后,以互联电力系统区域间同步发电机功角差值为输出,通过系统辨识方法得到二者间的开环传递函数。最后在此基础上,利用极点配置方法,设计了双馈风力发电机的广域阻尼控制器。非线性时域仿真表明,配备了阻尼控制器的大规模风电场能够有效抑制互联系统的低频振荡,增加系统的阻尼。

华北电网蒙西外送通道广域阻尼控制系统研究

针对华北电网年度运行方式计算中蒙西外送通道潜在低频振荡问题,在RTDS中搭建华北电网等值模型,并建立了广域PSS阻尼控制系统物理仿真平台。该平台由控制服务器、PMU单元、控制单元、功率放大器组成,其中控制器采用区间频差信号和区域惯性中心角差信号作为反馈输入。介绍了该系统的整体方案、控制器设计思路、通讯延时处理等,并通过仿真试验表明,相比本地PSS控制,该系统能够显著抑制区域间低频振荡,有效改善华北电网系统阻尼。同时对PSS4B和SVC两种低频振荡抑制措施进行了初步分析与探究。

考虑时滞的电力系统广域阻尼控制优化设计

广域阻尼控制器输入的广域信号在实际采集传输过程中存在不可忽略的时延,会恶化广域阻尼控制器的阻尼性能。针对广域信号存在时延的问题,提出一种考虑时滞的广域阻尼控制器优化设计方法。首先,建立开环电力系统的线性化模型,通过几何测量法选择广域阻尼控制器的安装地点以及反馈信号。然后,将模型进行降阶处理,基于降阶处理后的模型设计统一Smith预估器,从而消除时延对电力系统的影响。最后,采用粒子群算法对广域阻尼控制器进行优化设计,通过运行粒子群算法得到广域阻尼控制器参数。该方法不仅可以消除时滞的影响,还能利用粒子群算法的自动寻优功能保证广域阻尼控制器的鲁棒性,同时该算法采用个体局部信息和群体全局信息的协同搜索,具有搜索速度快的特点。以新英格兰10机39节点系统为测试系统进行仿真验证,结果表明,即使广域信号存在时滞的情况下,该控制器仍然能有效地提高电力系统区间低频振荡模式的阻尼,从而验证了该方法的有效性。

考虑通信延迟的网络化预测广域阻尼控制

针对电力系统广域稳定控制存在运行方式多变和通信延迟等问题,提出了一种基于网络化预测控制的广域阻尼控制器设计方法。该网络化预测控制在改进的广义预测控制的基础上,增加了网络延迟补偿器以补偿固定和随机通信延迟。此外,还通过带变遗忘因子的递归最小二乘法在线辨识预测模型以消除系统运行状态改变和模型不精确的影响。对四机两区域系统进行仿真,结果表明:网络化预测广域阻尼控制器既能显著改善区间振荡模式的阻尼,同时也能够有效地补偿固定和随机通信延迟的影响。

抑制区间振荡的自适应模糊广域阻尼控制设计

针对多区域互联系统的区间振荡,提出一种自适应模糊广域阻尼控制系统的分析和设计方法。首先,通过传函留数确定控制回路的安装地点,并以"模式可观惯量中心"等值的区间角速度偏差作为各回路的反馈信号。然后,以提升不同故障激发的主导区间振荡模式的阻尼为目的,将模糊控制系统的设计转化为带不等式约束的规划问题。最后,采用遗传算法求解规划模型,对多个控制回路的参数进行协调和优化。在优化过程中引入多区域单机等效法辨识故障后系统振荡的主导模式,并进行阻尼评估。算例采用IEEE5区域16机系统。仿真结果表明:控制系统显著改善了不同区间振荡模式的阻尼,有效抑制了故障后系统的振荡。

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。

山东电网广域阻尼控制系统设计与分析

针对山东电网,提出了一种广域控制系统的设计和分析步骤。首先,需要对山东电网进行振荡稳定分析;然后,用伪随机二元信号探测和预测误差方法对系统进行降阶辨识,根据降阶辨识得到的主模比和留数指标来分别选择反馈信号和控制器地点;最后,控制设计问题就转化为带约束的非线性规划,可对多个控制器参数进行协调和优化。用山东电网仿真数据对广域阻尼控制系统进行验证的同时,也分析了它对本地模式的影响。仿真结果表明,该方法在阻尼山东电网的区间振荡和提高传输容量上均有效。

应用信赖域法的广域阻尼控制器参数协调优化

传统阻尼控制器参数设计方法依赖系统线性化模型,无法计及系统非线性因素的影响;信赖域法具备局部的超线性收敛性和总体收敛性。提出并实现了用于广域阻尼控制器结合参数设计的新方法,结合非线性时域仿真技术与信赖域方法,解决了优化目标函数构造、控制参数初值获取和信赖域法子问题模型获取3个子问题,实现了多运行方式下、多个广域阻尼控制器的参数协调优化。通过阻尼东北与华北、山东电网之间机电振荡的控制器参数优化验证了算法的有效性。对比单一方式下的优化参数,多方式下的联合优化参数对各种方式均有良好的控制效果。

大型电力系统中广域阻尼控制器的配置和反馈信号选择

针对互联电网的区间低频振荡问题,提出一种适用于大型电力系统中广域阻尼控制器的配置和反馈信号选择的方法。采用模式可控性指标对控制装置进行选点配置,并根据模式分析理论和多输入多输出控制理论相结合的思想,采用综合筛选法为已配置的控制点选择合适的广域反馈信号。综合筛选法通过4个指标对可选的众多广域信号进行逐级筛选。综合筛选法综合考虑控制器输入和输出的相互作用以及多控制器之间的协调,使得选点和选信号可以统筹兼顾。新英格兰测试系统的仿真结果验证了该方法能有效地阻尼系统的区间振荡模式,提高了系统的稳定性。

基于输出反馈的电力系统广域阻尼控制

研究了基于广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)的电力系统广域阻尼控制器设计方法。首先建立了多机电力系统的线性化模型;然后采用输出量反馈最优控制,设计了一个平行于本地PSS,采用远方机组与本地机组有功功率差、远方转速偏差和远方转子角偏差3种信号作为反馈输入的广域阻尼控制器。4机2区系统的仿真结果表明,文中所设计的控制器能增强系统的阻尼,有效抑制低频振荡。

基于频域子空间辨识和集结理论的广域阻尼控制安装地点与控制信号选取

广域阻尼控制是抑制大电网低频振荡的重要手段,决定广域阻尼控制效果的关键是控制地点和广域控制信号的选择。为实现大型互联电网广域控制地点和控制信号的有效、合理选择,提出一种基于频域子空间辨识和集结理论的大电网广域控制安装地点与控制信号选取新方法。首先,将系统的可控可观性进行量化,以实现不同类型输入输出变量的可观性和可控性的量化分析;然后,使用集结理论得到便于测量的控制器可观可控综合指标,用降阶集结模型代替原系统进行广域控制安装地点与控制信号选取,基于集结模型的方法能够方便进行实测,更利于在大型电力系统中应用;最后,提出基于频域子空间辨识的大电网广域控制安装地点与控制信号选取方法,该方法应用频域子空间辨识理论完成量化指标的测量与计算,整个过程便于工程实现。通过实际电网的实例验证了该文方法的有效性及在实际电网中应用的可行性。实例分析表明,所提方法更加有利于工程实现,可应用于实际大型互联电网的广域控制器设计中。

基于阻尼转矩分析法的广域阻尼控制器设计

阻尼转矩分析方法(DTA)是建立在发电机转子运动所获得的阻尼转矩这一概念,物理意义清晰。将阻尼转矩分析法扩展至时滞电力系统,推导了广域阻尼控制器(WADC)考虑时滞时的DTA模型。基于全系统DTA模型研究了时滞WADC对系统阻尼的影响机理,提出了时滞特性表征指标。在此基础上,从广域时滞信号的选择和控制器参数整定两个方面,推导了考虑时滞影响时WADC的配置方法。通过算例阐述了WADC的配置优化过程,并得到了时滞特性对WADC角度影响强度要明显大于放大倍数影响的结论,也证明了基于DTA的计及时滞的广域阻尼控制器的配置方法的正确性和可行性。

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。

基于多目标优化的时滞广域阻尼控制器设计

提出一种考虑区间模式和本地模式协调的时滞广域阻尼控制器设计新方法。首先,根据能控能观指标找出最佳反馈信号和输出控制量。然后,计算超前滞后补偿的时间常数,并构建区间和本地模式协调优化的多目标函数,应用"教与学"优化算法确定最优增益序列。最后,应用均衡降阶算法对系统进行降阶,基于线性矩阵不等式(LMI)理论分析最优增益序列,选出对时滞鲁棒性最好的值。新英格兰测试系统的仿真结果表明,提出的基于多目标优化的时滞广域阻尼控制器设计方法,在很好地抑制了区间振荡模式的同时,保证本地振荡模式不被恶化,并且对时滞具有很好的鲁棒性。

基于改进HHT方法的电力系统广域阻尼控制

精确地提取电力系统低频振荡模态参数是广域阻尼控制的核心。本文提出了一种改进的希尔伯特-黄变换方法,该方法能够从实测数据中精确地辨识低频振荡模态。改进的HHT算法是将经验模态分解得到的第一个固有模态函数的瞬时幅值和频率进行归一化计算,分离出间断信号,消除低频振荡模态的混叠现象,根据辨识的各模态进行阻尼比计算。将该阻尼比作为电力系统广域阻尼控制系统的反馈量,进而通过模糊粒子群算法实时优化电力系统稳定器的参数,从而使系统在不同的运行方式下都有充足的阻尼。仿真结果验证了该方法能够有效地抑制互联电网的低频振荡,提高互联电网的安全稳定性。

带时延补偿的模糊广域阻尼控制分析与设计

研究了存在网络通信时延的电力系统的广域阻尼控制问题。首先从理想传输情况出发,设计基于Mamdani方法的模糊逻辑广域阻尼控制器;然后考虑时延对控制效果的影响,在控制器中引入模糊输入,设计带时延补偿的模糊逻辑广域阻尼控制器。时延补偿增加了控制器设计的复杂性,因此在保证系统性能无显著降低的条件下,对其模糊规则数进行简化。以4机2区域测试系统为例,利用Matlab/SimPowerSystem和TrueTime进行仿真分析,结果表明,与模糊逻辑广域阻尼控制器和传统的广域阻尼控制器相比,所设计的具有时延补偿的模糊逻辑广域阻尼控制器能有效地抑制时延对系统稳定性造成的影响。