水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器研究

在同步发电机组调速器侧装设电力系统稳定器是抑制电力系统低频振荡的有效措施。采用水力系统弹性水击模型和同步发电机Philips-Heffron模型,设计了水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器(FG PSS),并应用Matlab/Simulink对其效果进行了仿真研究。结果表明,FGPSS对于改善机组动态性能具有良好的作用,而且具有较强的鲁棒性。

多机系统调速侧电力系统稳定器GPSS的设计

低频振荡是一种不利于电力系统安全和稳定运行的现象,而电力系统稳定器(PSS)可以有效抑制低频振荡。由于励磁系统和电力系统运行方式及工况之间的密切关系,致使电力系统中PSS的协调设计和安装地点的选择成了PSS能否用于电力系统的关键。作者设计了一种调速侧电力系统稳定器,其设计原理和传统的PSS一样简单,且具有较好的鲁棒性,同时还具有多机解耦特性,给本机带来阻尼的同时不会给其它机组带来负阻尼,避免了参数协调和安装地点的选择。最后利用算例仿真验证了调速侧电力系统稳定器不仅可以抑制低频振荡,还可以提高电力系统暂态稳定性。

调速侧电力系统稳定器优化设计方法

针对由调速系统引起的弱阻尼低频振荡问题,提出调速侧电力系统稳定器(governor power system stabilizer,GPSS)优化设计方法,在抑制低频振荡的同时确保系统调节速度满足一次调频性能要求。首先,构建GPSS优化模型,该模型以阻尼比裕度与系统达到90%出力时间加权和最大为目标函数,以系统一次调频所要求的速度、稳定时间和稳定性为约束条件;进而,基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)构建该优化模型的求解方法。算例验证了所提模型及算法的有效性及可行性。

电力系统稳定器实现于调速系统之研究——第二部分:多机系统中特性分析

本文利用MIMO频域理论,通过引入附加阻尼比矩阵,论证了调速侧电力系统稳定器GPSS具有多机解耦特性,给出了多机电力系统中GPSS的设计方法和一个三机系统设计示例。理论分析和仿真结果均表明,基于相位补偿原理的单机系统GPSS设计方法可以推广于多机系统,从而,避免了多机PSS参数协调的难题,有效地抑制了系统中的增幅低频振荡和弱阻尼振荡。

计及阻尼特性与调频特性的调速侧电力系统稳定器优化策略

配置调速侧电力系统稳定器(GPSS)是汽轮机侧抑制电网低频振荡的有效方法,现有研究多以单一阻尼指标提出GPSS优化策略,未考虑GPSS与调速系统固有参数耦合作用对机组一次调频性能造成的影响。选取与低频振荡强相关的状态变量,兼顾状态变量输出误差与最终稳态误差构建动态稳定性指标,以GPSS安装前后阶跃扰动下一次调频上升曲线各时间响应差值加权和构建调频特性指标,区别于将多指标通过人工赋权整合为单目标优化的主观性,使用基于非支配排序思想的带精英策略的非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法将具有博弈关系的阻尼指标和调频特性指标权衡考虑。并采取基于理想均衡点的兼容解法从Pareto解集中得到最佳兼容方案,在一次调频考核允许范围内将机组振荡曲线平息时间缩短了4.936 s,使得系统的综合性能更加合理。

励磁侧电力系统自适应稳定器的设计

设计一种用于经输电线与无限大母线连接的同步发动机励磁侧组合系统自适应稳定器。设计的方案与传统的电力系统稳定器不同 ,它包括几个自适应稳定器 ,且这些稳定器同时又并联工作。稳定控制信号由各个单一的电力系统自适应稳定器的加权获得。同时又研究了加权系数的选择方法。

抑制区间低频振荡的电力系统稳定器设计

随着互联电网规模增大,低频振荡对电网稳定的影响愈来愈大。本文提出一种基于广域测量信号的电力系统稳定器,通过选取合适的反馈信号和优化阻尼控制器的结构来设计广域电力系统稳定器的结构模型。利用粒子群优化算法优化广域电力系统稳定器的参数,使得广域阻尼控制器满足区域间功率振荡阻尼最大,从而起到更好地抑制区间振荡的作用。本文采用两区域互联系统为算例,通过仿真验证设计的稳定器在多种系统故障下对区间低频振荡的抑制效果,结果表明优化的电力系统稳定器能够较好地抑制区间低频振荡,提高系统阻尼水平。

基于模糊控制理论的水轮发电机组调速器侧PSS研究

由于引水系统的水锤效应和水轮机的强非线性特性,水轮发电机组采用常规调速控制对于改善电力系统稳定性难以取得满意的效果.采用水力系统弹性水击模型和同步发电机非线性模型,基于模糊控制理论设计了水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器(FGPSS),应用SIMULINK对其效果进行了仿真研究.结果表明,FGPSS能够较好地改善机组的动态性能,具有较强的鲁棒性.

调速器间隙死区对GPSS的影响分析

本文应用描述函数法对调速器间隙死区给GPSS造成的影响进行了分析,给出了数字仿真和动模试验结果。理论分析和试验结果均表明间隙的存在不影响GPSS在极限环外抑制电力系统低频振荡的能力,而极限环从理论上估计是不大的,由其产生的振荡幅度在实践中也是可以接受的。

汽轮机侧机网耦合系统低频振荡特性与抑制策略研究

原动机侧诱发的电网低频振荡事件时有发生。建立汽轮机的机网耦合Phillips-Heffron模型,运用机械阻尼分析方法,分析系统阻尼特性。通过状态空间模型求解系统机电振荡模式。数值分析表明,汽轮机侧参数的不合理配置使得系统机电振荡模式越过虚轴偏移至右半平面,导致系统发散振荡。针对调速侧电力系统稳定器(GPSS)传统配置策略下低频振荡阻尼特性弱、鲁棒性差等问题,对蚁狮算法(ALO)进行改进,以系统阻尼特性为约束,使用改进型ALO优化设计GPSS。在仿真实例中,改进型ALO将系统最小阻尼比从0.050提升至0.249,小扰动下转子角速度偏差响应在4.5 s趋于稳定,各工况下的转子角偏差振荡曲线均能在4.2 s内平息,系统阻尼特性及鲁棒性提升显著。

考虑调速器的电网PSS2B参数优化研究

考虑了调速器对PSS2B的影响。首先,本文分析了电网目前采用的自并励励磁系统、调速器和PSS2B控制器,根据电网实际情况对其三者提出了符合电网实际情况的简化和建模,并建立了符合电网实际情况的多机线性化模型和状态矩阵。根据电网部分区域机组多种运行方式,构建了多机电振荡模式下的目标函数,进行PSS2B参数优化。其次,本文提出了一种自适应迁移操作和采用DE算法变异操作改进了标准BBO算法,得到本文改进后的BBO算法(BBO-DE)。自适应迁移操作能避免直接进行迁移操作出现的不足,保证优秀个体可以更大程度的信息交流。DE算法变异操作保证了差分变异基的质量和物种的多样性,有效增加了算法的变异能力。最后,在PSASP中搭建了电网部分区域电网模型,在3种不同运行工况下,通过仿真验证了本文优化出的PSS2B参数可有效提高系统抑制低频振荡的能力,能适应于系统不同的运行工况,拥有良好的鲁棒性。

水电机组引起的超低频振荡特性及抑制措施研究

近年来,直流孤岛送出系统中陆续出现了振荡频率低于0.1Hz的超低频振荡现象,严重危害电网的安全稳定运行。研究表明,由于水电机组中存在水锤效应,若调速器控制参数设置不合理,系统的阻尼和稳定性会恶化,水电机组比例过高会使得系统中出现超低频振荡。针对此问题,首先建立含PID型水电机组调速器的多机系统线性化状态空间模型,求解出超低频振荡模式。然后,采用阻尼转矩分析法分析调速器控制系统的阻尼特性,并提出一种基于相位补偿原理的调速器侧电力系统稳定器(governorpowersystem stabilizer,GPSS)设计方法,可以通过GPSS来增加调速器控制系统阻尼,从而抑制系统的超低频振荡。最后,在3机9节点系统中,采用特征分析法,根据参与因子和根轨迹对超低频振荡特性进行分析得出:调速器控制系统确实深度参与了超低频振荡现象,通过合理设置调速器控制参数可以增大超低频振荡模式的阻尼比。同时,在单机单负荷和4机2区域仿真系统中验证了该文所设计的GPSS抑制超低频振荡的有效性。

云广直流孤岛运行“5·26”双极闭锁原因分析及改进措施

以云广直流2013年"5·26"孤岛调试中单极闭锁试验导致双极闭锁事件为例,分析了孤岛方式下单极闭锁后直流系统无功控制及发电机励磁系统的响应特性。指出了机组电力系统稳定器(PSS)存在的反调现象显著恶化了孤岛系统的过电压问题,直流无功控制对大扰动后频率、电压变化的适应性不足是导致双极闭锁的直接原因。现有直流孤岛过电压控制主要集中在换流站侧,没有充分发挥发电机的电压控制能力。为了更好解决直流闭锁后的过电压问题,还需要深入研究PSS反调的解决方案,并充分发挥机组的励磁调节作用。提出了广域PSS和高压侧电压控制的技术思路并进行了仿真验证。

利用PSS4B和GPSS附加阻尼控制抑制云南电网超低频振荡的对比分析

针对云南电网超低频振荡问题,对电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)(型号PSS4B)和调速器侧电力系统稳定器(governor PSS,GPSS)附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果进行对比分析。首先建立基于单机带负荷无穷大系统的小干扰分析模型,然后以云南电网某大型水电机组为算例,得到机组低频振荡和超低频振荡模式间的同源关系,最后通过特征根轨迹对比分析PSS4B和GPSS2种附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果差异。所得的结论对云南电网采取哪种附加阻尼控制用于优化一次调频和抑制超低频振荡具有参考价值。

模糊-线性最优 HGPSS 原理

基于调速器控制的解耦性，提出在水轮机上通过调速器控制（ＨＧＰＳＳ）实现抑制低频振荡，并针对实现所面临的问题采用一种实用的Ｆｕｚｚｙ控制方法，为从根本上解决ＰＳＳ参数选择和多机协调存在的问题提供了一种思路。为真实反映水力系统的动态过程，在设计中引用弹性水击模型来描述水力系统的动态过程。仿真结果表明：ＦｕｚｙＨＧＰＳＳ理论上是正确的，有很好的应用前景。

基于改进BBO算法的水轮发电机组PSS2B参数优化

为了使电力系统稳定器(PSS)参数能够适应电力系统的多种运行方式,本文提出了一种可用于PSS参数优化的算法。该算法结合差分进化算法(DE)变异操作和自适应迁移操作对生物地理学算法(BBO)进行改进,提高了寻优能力和速度。最后,借助电力系统数字仿真软件对该算法在PSS参数优化方面的有效性进行验证,仿真结果表明:经本文所提优化算法计算的PSS参数能够适应电力系统的不同运行工况。