SSSC阻尼系统功率振荡的控制器设计

阻尼系统的功率振荡是静止同步串联补偿器(SSSC)重要的作用之一。考虑了SSSC内部动态的变化过程,即控制器的输出电压幅值与相角变化及直流侧电容动态调节过程,在此基础上建立SSSC的动态模型。推导脉冲宽度调制系数变化量与电角速度变化量之间的关系得到控制系统的传递函数,通过对控制系统中的参数控制从而对SSSC进行控制,而控制系统的参数是通过人工蜂群(ABC)的优化过程进行调整的。该优化方法以角速度差为目标,通过不断迭代更新,最后得到控制系统控制参数的最优解。在MATLAB中搭建模型,通过与传统PI控制仿真效果进行对比,通过优化方法能够有效快速的调整控制参数,从而更好地调节SSSC等效注入电压,有效地提高输电线路传输有功功率的能力,快速抑制系统功率振荡。

TCSC功率振荡阻尼控制器的设计

提出了一种基于测试信号法的TCSC功率振荡阻尼(POD)控制器的设计方法,避免了计算量庞大的状态矩阵特征值计算。该方法由3步组成:第1步,利用测试信号法辨识出电力系统的区域间振荡模式和设计POD控制器所需要的信息;第2步,比较不同输入信号的留数比来选择POD控制器的各个备选输入信号;第3步,用补偿留数相位的方法对POD控制器参数进行整定。通过比较POD控制器安装前后低频振荡阻尼比的变化和时域仿真说明了该设计方法的有效性,且适用于大规模电力系统。

500kV可控串补功率振荡阻尼控制应用探讨

分析了电力系统强迫功率振荡与系统阻尼的关系,阐述了影响系统阻尼的因素和改进的方法,指出应用可控串补可改进系统阻尼、抑制功率振荡。分析了平果可控串补功率振荡阻尼控制器结构及传递函数各环节的作用,指出利用可控串补功率振荡阻尼控制功能可抑制功率振荡,改善系统稳定性,也为可控串补功率振荡阻尼控制器的研究和应用提供了借鉴。

半波长交流输电点对网的并网特性分析和功率振荡阻尼

为研究半波长交流输电的点对网并网特性,通过PSCAD (power system computer-aided design)仿真,分析了并网点两侧电压存在幅值偏差、相角偏差或频率偏差时的并网特性。等值系统能将半波长线路另一端的发电机拉入同步,但并网后的功率振荡持续时间相对较长。通常,串联调谐器要比并联调谐器更适合于阻尼这些功率振荡,因此,仅对串联调谐器的控制策略进行修改。PSCAD仿真结果表明串联调谐器能有效地阻尼这些功率振荡,显著改善半波长交流输电线路的并网性能。

电力系统受迫振荡检测与自适应振荡抑制研究

电力系统受迫振荡的振荡频率与系统跨区域振荡模态接近,因而能够引发强烈振荡。文中提出了一种受迫振荡模态检测方法,其通过小信号分析方法得出系统在受迫扰动下对应受迫振荡模态的解析形式;同时提出一种不需要安装额外的功率振荡阻尼器的功率振荡阻尼控制策略,用于抑制受迫振荡以及跨区域振荡。通过改进的14机系统验证了文中方法的鲁棒性和优越性。仿真算例证明所提方法对于外界扰动具有较强鲁棒性,且较传统方法具有明显优越性。

基于STATCOM的功率振荡阻尼器和PSS控制器协调控制研究

静态同步补偿器(STATCOM)的本质是并联电压源转换器(VSC),可以通过控制机端电压以快速改变输电线路中的无功电流分量,从而提高系统稳定性。为分析补偿器的阻尼效应对电力系统振荡稳定性的增益效果,提出了一种配有静态同步补偿器的电力系统模型,采用粒子群算法对控制器参数进行自适应优化,通过综合控制注入的母线电压和补偿器电容电压,可以提高单机无穷大系统(SMIB)系统和多机系统的暂态稳定性的特性。通过构建Matlab仿真模型,分析了该仿真系统振荡稳定性在不同STATCOM阻尼效应下的变化情况,测试了同状态下电力系统稳定器(PSS)对系统稳定性的增益,以及PSS与STATCOM的综合控制作用。仿真结果表明:静态同步补偿器能够一定程度上改善系统暂态稳定性,在重负荷运行状态下其阻尼性能优于PSS。在PSS已经满足系统阻尼要求的情况下,STATCOM与PSS的协调作用可进一步提高电力系统在复杂外部条件下的动态性能。

基于Power Factory的风电场并网功率振荡阻尼控制设计

风电场并网将影响系统阻尼特性,提高发生低频振荡的可能性,带来周边电网的稳定性问题。通过对双馈异步电机控制分析,设计一种结合风机有功与可控串联补偿装置(TCSC)控制相结合的功率振荡阻尼控制,通过测量低频振荡后系统功率与频率波动,产生控制信号,结合双馈异步电机(DFIG)有功控制与TCSC补偿电容,以实现系统低频振荡的抑制。搭建更精确的DIg SILENT/Power Factory与Matlab/Simulink互联测试系统。结果表明,所提设计能有效抑制区域间与区域内两种振荡模态,提高系统暂态稳定性。

UPFC改善含风电电力系统阻尼特性分析

风力发电并网容量的提高对电力系统阻尼特性的影响越来越明显,需研究相关措施来改善风电并网后系统阻尼特性。构建了含统一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)的风电并网系统数学模型,设计了UPFC附加功率振荡阻尼控制器,以IEEE 2区域4机系统为例,从特征根分析和动态时域仿真两方面系统地分析了所提UPFC对含风电电力系统阻尼特性的改善效果。研究结果表明,所设计的UPFC增强了含风电电力系统的阻尼效果,使互联系统在高联络线传输功率下仍可稳定运行。

SVC抑制电力系统低频振荡的分析

分析了静止无功补偿器(SVC)附加控制(功率振荡阻尼控制)的原理,建立了带和不带附加控制的SVC模型,研究了SVC附加控制抑制低频振荡。小干扰频域及大扰动时域仿真表明,带附加控制的SVC一定程度上能增强系统的阻尼。

基于MMC-UPFC-IPOD改善含风电系统功角稳定性

针对含风电系统功角稳定性问题,提出一个基于MMC-UPFC提高风电并网暂态功角稳定性的方法。利用Schauder固定点定理,将多输入多输出控制系统的合成和分析转化为一组等价的多输入单输出控制系统。将采用分散控制的H2/H∞应用到附加功率振荡阻尼控制中的附加改进功率振荡阻尼控制,以提高MMC-UPFC的输出特性,并在系统暂态时提高系统同步发电机的功角稳定性,并在仿真系统中验证了其有效性。

基于STATCOM的风电并网系统阻尼特性优化控制设计

针对当前风电场并网的暂态稳定性问题,在静止同步补偿器(STATCOM)的基本结构和数学模型的基础上,设计了一种含有灰狼优化算法(GWO)的功率振荡阻尼控制器,并利用GWO算法优化控制器参数来提高系统的暂态稳定性;最后,利用Matlab/Simulink对系统进行了建模仿真分析,对三相接地短路工况下运行的波形进行研究。结果表明,引入的STATCOM阻尼效果较好,振荡被有效地抑制,在一定程度上改善了风电并网系统的电能质量问题。

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。

变耦电抗式可控串补动模试验研究

为了掌握变耦电抗式可控串补的实际特性,进行了动态模拟试验。以东北电网伊—冯500kV输电系统为应用背景,建立了包括串补装置在内的整个系统的动态模拟装置,设计调试了具有多功能的控制系统,进行了电抗调节、功率调节、电抗跃变调节等基本特性试验以及暂稳控制和阻尼功率振荡试验,记录了各项调节性能曲线及调节过程中串补元件的电流电压波形。串补装置的稳态性能试验结果与理论分析结果相符,暂态性能良好,暂稳控制可进行"强补",采用合适算法同样具有阻尼功率振荡的作用。

基于精确反馈线性化方法的SSSC非线性控制器

抑制电力系统功率振荡是静止同步串联补偿器的重要作用之一,考虑了静止同步串联补偿器(static synchronous seris compensator,SSSC)直流侧电容电压的动态调节过程以及各变量间的相互作用建立了SSSC的多变量仿射非线性模型,在此模型基础上,用精确反馈线性化方法设计了SSSC的非线性多输入多输出控制器。该控制器不仅能快速抑制系统功率振荡,还能使直流侧电容电压保持恒定。Matlab仿真结果验证了模型的有效性表明,所设计的控制器能有效地阻尼系统的功率振荡。

可控串联补偿器(TCSC)控制方式综述

关于可控硅控制串联补偿器 (TCSC)的研究已被大量进行 ,TCSC的两个主要功能就是提高暂态稳定性和阻尼系统振荡。归纳并分析了TCSC的各种控制方式 ,以实现其两个主要功能 ,同时讨论了相关的一些问题。

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。

基于模糊滑模控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator,SSSC)的模糊滑模控制器设计方法,控制目标是阻尼系统功率振荡。建立装有SSSC的单机系统数学模型,采用状态反馈精确线性化方法,将非线性的数学模型转化成线性的形式,运用分散滑模控制理论和模糊控制理论进行SSSC模糊滑模控制器的设计。对含有SSSC的单机无穷大系统进行三相短路故障仿真,仿真结果表明本文设计的模糊滑模控制器能快速有效地阻尼系统功率振荡。

美丽山特高压直流Ⅱ期工程附加控制功能设计

本文针对巴西美丽山直流Ⅱ期工程两端交流电网的特点,开展了附加控制功能设计。首先介绍了两种频率控制器的原理和特点,并对联网和孤岛运行方式下的频率控制器进行了选型和参数设计,利用美丽山Ⅱ期直流的频率控制功能,当电网发生故障时,有利于稳定电网频率。其次介绍了功率振荡阻尼控制的原理以及控制器设计方法,开展了控制器设计和参数设计,并在RTDS上进行了仿真试验,验证了阻尼效果。最后介绍了当交流电网发生故障时,需要紧急功率提升/回降美丽山Ⅱ期直流,开展了与安稳接口功能的设计。通过现场运行和试验表明,上述设计行之有效,对其他直流工程附加控制功能设计,有一定的参考和借鉴意义。

互联电力系统中PSS的全局协调优化

分析了互联电力系统中常规分散、局部设计的PSS之间可能存在的不良相互作用,指出了对相关机组的PSS进行全局协调优化的必要性,并提出了一种多机互联系统中常规 PSS的全局协调优化方法。该方法使用在NETOMAC程序中实现的非线性优化算法,其主要目标是同时优化具有因定参数的PSS的预选参数,以处理电力系统复杂的非线性特性,通过最小化包含相关发电机转子振荡模式和区域间振荡特性的非显式目标函数,使互联电力系统在暂态条件下功率振荡的阻尼特性得到全面改善,因而该方法对大规模电力系统中控制器的全局协调具有独特的优势。4机测试系统和欧洲电网的仿真结果证明了文中所提方法的有效性和鲁棒性。

变耦电抗式可控串补暂稳控制仿真分析和试验

以含变耦电抗式可控串补装置的伊-冯输电系统为研究对象,仿照TCSC暂稳定控制的过程,对串补装置用于暂稳定控制和阻尼功率振荡进行了仿真分析和试验.在阻尼功率振荡时取状态变量Δω作为变耦电抗调节量ΔX_T的控制参数,论证了ΔX_T对功率振荡的阻尼作用,重新建立了含ΔX_T的转子运动方程.通过调节串补装置的变耦电抗进行了暂稳定控制仿真,并以同样系统的动态模拟装置,采用仿真系统的控制方法,进行了暂稳定控制和阻尼功率振荡试验.仿真分析和试验结果表明,变耦电抗式可控串补能有效地进行暂稳定控制和阻尼功率振荡,阻尼效果比较显著.