伊敏——冯屯可控串补控制策略的RTDS实验研究

采用RTDS实时仿真工具验证了我国东北电网伊敏-冯屯500kV交流输电架空线路可控串联补偿控制器的各项控制性能,检验了可控串联补偿装置的稳态运行特性,研究了可控串联补偿装置的阻抗阶跃特性和运行模式转换特性,最后通过三相故障的工况验证了可控串联补偿装置提高系统暂态稳定性尤其是阻尼低频功率振荡的作用。

TCSC与发电机励磁的自适应鲁棒协调控制方法

输电系统的暂态稳定性极易受到不确定参数和未知扰动的影响,而基于某一工作点的线性化模型的控制方法无法解决这些不确定因素带来的问题。因此,提出了一种晶闸管控制串联补偿装置TCSC(thyristor con-trolled series compensation)与发电机励磁的自适应鲁棒协调控制方法,将自适应反步(adaptive backstepping)算法和L2增益控制相结合。首先对系统进行降阶;然后递推地构造每个子系统的耗散不等式,通过自适应律和子系统控制律的设计,让子系统满足耗散性,从而保证子系统的鲁棒扰动抑制能力;最后,对装设TCSC的单机无穷大输电系统模型故障情况进行仿真。结果表明,所设计的ARCC方法可以明显改善发电机功角和TCSC接入点电压的动态响应,从而提高电力输电系统的暂态稳定性。

TCSC控制的一种新自适应Backstepping方法

针对带有TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的单机无穷大电力系统,提出一种新的TCSC自适应非线性控制Backstepping方法.该方法不仅保留了系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且突破了经典的确定性等价性原理来设计参数估计器和动态反馈控制器.仿真结果表明,与基于传统自适应Backstep-p ing得到的控制设计相比较,这种新方法在系统响应和自适应速度方面具有更优越的性能,从而为工程应用提供了一种有效的选择.

基于非参数化模型的TCSC与SVC控制

考虑到电力系统实际应用中很难获得准确的网络拓扑和参数 ,使得 FACTS控制器的参数化模型的建立与验证极为困难 ,提出采用采样调节器设计技术进行晶闸管控制串联补偿器( TCSC)与静止无功补偿器 ( SVC)的控制 ,以提高系统的暂态稳定水平。所采用的采样调节器设计技术只需事先获得系统的开环阶跃响应 ,完全建立在非参数化模型之上 ,它不但能保证闭环系统的稳定性和优越的动态性能、稳态零误差 ,而且对电力系统的非线性及运行点的变化具有足够的鲁棒性。最后 ,通过 NETOMAC仿真软件在我国阳城—淮阴输电工程中进行了仿真验证 。

UPFC与其他FACTS装置的协调控制研究

基于统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)以及目前常用柔性交流输电系统(flexible alternative current transmission systems,FACTS)装置(晶闸管控制串联补偿器(thyristor controlled series compensation,TCSC)、静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)等)模型,对它们之间的协调控制原理进行机制分析,借助仿真分析获得各种装置关键控制参数及其控制规律;然后提出同时考虑统一潮流控制器及其他FACTS装置的协调控制策略,以IEEE-9节点系统验证该策略的可行性;最后将其应用到实际分区电网中,实现基于模糊综合评判的分层协调控制。

基于自适应动态面方法设计的TCSC控制器

针对带有TCSC的单机无穷大母线系统的三阶模型,在考虑阻尼系数未知的情况下,利用自适应动态面方法设计控制器,并获得自适应参数替换律.此设计方法由于加入了2个低通滤波器,既避免了传统的逆推算法对模型的不确定性反复多次求导,又避免了因"微分项的爆炸"引起的算法复杂性,从而简化了算法.所设计的鲁棒自适应动态面控制器保证了闭环系统的半全局渐进稳定并且使得输出跟踪所期望的轨迹.仿真研究结果表明了所设计的控制器的有效性和可行性.

基于最优变目标策略的TCSC与励磁系统协调控制

发电机励磁系统以及可控串联电容补偿器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)对远距离输电系统的稳定性影响很大。基于最优变目标控制(optimal variable aim control,OVAC)理论,提出了TCSC与励磁系统协调控制的方法。首先针对含有TCSC的单机无穷大系统的非线性模型,建立了状态空间方程;然后利用最优变目标控制理论推导出了TCSC与励磁系统的协调控制规律;最后利用算例进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略提高了系统阻尼,有效地抑制了系统的功率振荡,改善了系统的稳定性。

抑制次同步谐振的TCSC主动阻尼控制

采用同步电压反转(synchronous voltage reversal,SVR)触发控制的可控串联补偿电容(thristor controlled series compensator,TCSC)本身不会诱发系统的次同步谐振(sub-synchronous resonance SSR),而且因为其在次同步频率范围内固有的感性阻抗特性,一直以来工程中都把TCSC作为一种缓解SSR的有效措施。虽然采用SVR触发的TCSC可缓解系统SSR的压力,但其本身却无法主动抑制SSR,该文提出一种TCSC的附加控制——主动阻尼控制,通过调节TCSC的触发,可使系统在危险振荡模式下向机组提供正值的电气阻尼,从而更好地抑制SSR。时域及频域的仿真也验证了该主动阻尼控制的有效性。

TCSC非线性自适应鲁棒控制器设计

研究了含有参数不确定及外部扰动的带有TCSC(thyristor controlled series compensation)的单机无穷大母线系统的鲁棒控制问题.针对描述单机无穷大母线系统的非线性三阶模型,将自适应理论和L2增益干扰理论相结合,并用逆推法构造出系统的存储函数,设计出了系统的非线性自适应鲁棒控制器.所设计的控制器不仅能够保证系统状态有界,而且能够有效地抑制外部干扰对系统输出的影响.仿真结果表明,所设计的控制器能够在很短的时间内使系统恢复稳定的状态,说明其控制是有效的.

TCSC抑制次同步谐振的原理及控制器设计

基于主动阻尼控制的思想,结合相位补偿的方法,设计了晶闸管控制串联电容器补偿(TCSC)次同步阻尼控制器(SSDC)。给出了SSDC的结构及基于IEEE的测试系统模型,该SSDC在达到提升整个次同步频段阻尼的基础上,大大降低了相位补偿设计的难度。通过时域仿真,结果表明加入SSDC能将系统13～40Hz频段内的电气阻尼提高为正,消除了该次同步频段内的次同步危险。

用于抑制低频振荡的TCSC鲁棒控制设计

基于H∞鲁棒控制理论,提出了一种附加阻尼控制器的设计方法,对含有TCSC的单机无穷大系统,建立了状态空间方程,利用MATLAB工具箱求出H∞控制器传递函数。仿真结果表明,该策略具有良好的鲁棒性,能提高系统阻尼,有效地抑制低频振荡,提高了电力系统的稳定性。

基于变耦电抗法的无功补偿系统理论研究

分析了TCR并联电容后其基波阻抗与晶闸管触发角之间的关系,对其存在的死区问题进行了具体讨论。利用变耦电抗法,即通过晶闸管开关装置控制的多种联结方式,改变二次侧的互感器的匝数,从而改变其磁耦合来调节互感器一次侧的等效电抗。在调节系统无功功率时可有效地避免死区,降低设备容量。

考虑谐波特性的简化TCSC动态相量法模型

对TCSC进行精确、快速仿真和有效控制,使用基于时变傅里叶级数的动态相量法进行建模。为提高模型精度在推导过程中考虑了电容电压的谐波特性,同时有效解决了动态相量法本身固有的状态空间方程阶数随着计及频率成分增加而迅速增长的问题,使得TCSC的动态特性最终由一个两阶的状态空间方程描述。仿真结果表明,该模型在整个容性工作区域都有较高的精度,即使在接近谐振点的区域,误差也低于1%。通过与时域模型的比较,验证了所提出模型的精确性、有效性和快速性。

TCSC的非线性逆推设计

针对带有TCSC(ThyristorControlledSeriesCompensation)的单机无穷大总线系统的非线性二阶模型,使用逆推方法设计了TCSC的非线性控制器·基于逆推设计方法,无需对原系统进行线性化,并能保证闭环误差系统在Lyapunov意义下渐近稳定·当系统存在常参数不确定性,例如阻尼系数不能精确测量的情况下,应用自适应逆推方法还可以设计一个动态反馈控制器,其中含有对未知参数的实时估计·设计过程表明逆推方法设计的控制器拥有更优越的性能·

TCSC对平行双回线上方向继电器的影响

分析了TCSC(晶闸管控制串联补偿装置)对平行双回线上的方向继电器的影响。文中指出:由于TCSC与固定串补不同,健全回线上的TCSC的运行方式对故障回线上的方向继电器有很大影响;而当健全回线上的TCSC被可靠旁路后,平行双回线中的方向高频保护装置均能正确动作。与固定串补相比,TCSC具有一定的优势,只要健全回线上的TCSC被可靠旁路,双回线上的方向高频保护装置均能正确动作。

TCSC的自适应动态面设计

针对带有TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)的单机无穷大总线系统的非线性二阶模型,使用自适应动态面方法设计了TCSC的非线性控制器.此设计方法,无须对原系统进行线性化,并能保证闭环误差系统渐进稳定,对于系统中的参数不确定性,具有较强的鲁棒性和自适应性.此控制器简单易于实现,其有效性通过仿真实例获得了验证.

串补电路中次同步谐振检测和抑制的研究

针对晶闸管控制的串联补偿电路(TCSC)的次同步谐振(SSR)问题,提出了一种可实时检测次同步谐振,并对其加以抑制的方法。文中不仅介绍了串补系统的投入和晶闸管开关技术,还对此方法作了详细的理论分析和大量的仿真研究,设置两个门槛值。用Labwindows/CVI进行仿真分析说明,该方法对检测和抑制次同步谐振可行、有效。设置门槛值后,可以防止外界干扰引起误动作,减少晶闸管的动作次数,延长元器件的寿命。

TCSC减弱次同步谐振能力的仿真分析

晶闸管控制串联补偿器(TCSC)作为柔性交流输电设备,可以用来解决次同步谐振(SSR)问题。通过对TCSC电路模型的分析,得出其影响SSR问题的机理,并推导出其等效电路模型。分别设置TCSC和其等效电路运行在感性和容性的条件下,对TCSC电路模型及其等效模型在SSR现象中的效果进行仿真。结果表明,感性条件下TCSC和其等效电路可以对SSR现象起到阻尼作用,但是容性条件下则会增强SSR现象,且TCSC由于具有更好的动态特性,其阻尼作用要优于等效电路。

TCSC系统的自适应minimax干扰抑制控制器设计

针对含有未知外部干扰和不确定参数的非线性晶闸管控制串联补偿器(TCSC)系统,提出一种2增益干扰抑制算法.将minimax方法引入耗散Hamilton系统,消除了不等式假设条件的约束;构造检验函数,推算出系统所能承受的最大干扰程度,降低了传统干扰处理方法的保守性;采用参数映射方法设计自适应律,提高了参数跟踪效率.最后通过机械功率和对地短路故障的仿真结果表明了所提出的控制方案能够有效改善系统的暂态性能.