Applications of Localized Phase Compensation Method to Design a Stabilizer in a Multi-machine Power System

为了演示和验证稳定器设计的就地相位补偿法在多机电力系统中的应用,介绍在多机电力系统中,就地补偿设计稳定器的2个应用实例。第1个实例是在多机电力系统中就地补偿设计电力系统稳定器（power system stabilizer,PSS）,阻尼电力系统局部模振荡。第2个实例是就地补偿设计附加在静态同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）上的稳定器,抑制多机电力系统中的区域模振荡,并给出在一个16机电力系统中的应用计算和仿真结果。

基于Prony方法的大型互联电网PSS参数优化设计

提出了一种完全基于仿真曲线Prony分析的电力系统稳定器(PSS)参数优化设计方法。该方法通过对仿真曲线的Prony分析辨识系统的弱阻尼区域振荡模式信息,以提高区域振荡模式下的阻尼为优化目标,在限定的参数空间中进行PSS参数优化设计。采用单纯形法对PSS参数进行优化,以Prony方法辨识的PSS参数作为单纯形区域的初始中心点可克服算法的收敛性问题。云南电网发电机组实际PSS参数优化设计的结果表明:在云南电网多种运行方式下,均可很好地抑制系统的区域振荡,验证了PSS参数优化设计方法的有效性和鲁棒性。所提出的基于Prony算法的PSS参数优化方法优于传统PSS设计方法,适用于大型互联电网发电机组的PSS设计。

基于系统留数矩阵的广域PSS设计

电力系统低频振荡严重影响电网的稳定运行。传统的电力系统稳定器(PSS)采用本地机组信号,不能有效提高系统阻尼。广域测量系统使得电力系统向广域观测与控制的方向发展。文中使用反馈信号机组和控制机组相分离的设计思想,提出根据转子角频率对振荡模式的能观度选取反馈信号机组,根据PSS输出信号对振荡模式的能控度选取控制机组,从而构成广域PSS控制回路。基于留数矩阵的分析表明了这种广域PSS控制策略具有比本地信号PSS更强的能观性和能控性。最后给出了基于留数的广域PSS参数设计方法。16机系统上的仿真结果表明,基于留数矩阵进行设计的广域PSS能更有效地抑制系统低频振荡,提高互联电网的稳定性。

基于特征值分析法的PSS最佳安装地点的确定

介绍了电力系统低频振荡的特征值分析方法 ,并采用特征值分析法所得出的结果———参与因子来选择最佳的电力系统稳定器 (PSS)安装地点 ,以提高弱振荡模式的阻尼。采用发电机的转子角速度对弱振荡模式的参与因子作为指标 ,选择最佳的PSS安装地点。通过对一个较大规模的电力系统进行实例分析 ,说明在采用此方法所确定的最佳安装地点上安装PSS 。

多频段PSS结构设计和参数协调

为了在提高PSS对振荡模式选择性的同时,改善传统多频段电力系统稳定器(PSS)结构复杂、频段数固定的问题,提出了一种新型的功率输入型多频段PSS,并对PSS的结构进行了频率特性分析。在系统多运行方式下,使用概率灵敏度分析法进行分析,确定PSS的频段个数;进而根据该PSS参数设计方法,利用非线性规划技术对参数进行协调优化。在一8机系统内进行了验证,表明该PSS可以根据具体需要确定补偿频段数,既可作为单频段PSS仅提高某一个模式的阻尼比,也可作为多频段PSS同时兼顾多个振荡模式。

基于混沌优化算法的PSS和直流调制的协调优化

为解决交直流系统中直流调制之间,以及直流调制和PSS之间可能存在的不稳定的相互作用,本文将混沌优化算法应用于包含多馈入直流输电系统的交/直流互联电力系统,进行各直流调制和电力系统稳定器(PSS)之间的协调控制研究。该算法将直流调制和PSS的参数调节问题被转化为基于Lozi映射的混沌优化算法的优化问题,在全局协调的控制方式下增强整个系统对交流系统机电振荡的阻尼。并以中国南方电网的网络为实例说明了该方法的有效性、鲁棒性及其优越性。

采用广域测量信号的2级PSS控制策略

提出电力系统稳定器(PSS)的输入信号由本地测量信号和广域测量信号组成,从而构成2级PSS控制。本地测量信号采用本地发电机角频率,广域测量信号分别采用联络线功率和区间相对角频率。分析表明广域反馈具有相位稳定的特点,可以根据参与因子和传递函数留数选取广域测量信号,通过模式辨识进行2级PSS控制,抑制区间低频振荡。2区域电力系统上的仿真结果表明,2级PSS控制能有效抑制区间低频振荡,提高互联系统的传输容量,适用的频率范围广。

基于多信号在线辨识的广域PSS协调设计

对系统广域信号进行辨识设计广域电力系统稳定器(PSS)不仅能克服电网规模和数学模型阶数的限制,而且不受到元件模型和参数准确度以及运行方式的影响,便于开展多PSS的在线协调设计。文中提出基于多信号Prony算法在线辨识的广域PSS设计方法。该设计方法是通过对系统中各发电机组施加给定的激励信号,利用多信号Prony算法辨识出系统降阶模型及相应的留数矩阵;依据得到的留数矩阵计算各发电机组的综合可控性指标和综合可观性指标,选取控制机组和反馈信号;最后利用极点配置方法设计广域PSS参数。仿真示例和实时数字仿真器(RTDS)试验证实了所提出方法的可行性和有效性,对于多PSS的在线协调设计具有重要的工程意义。

BFO-PSO混合算法的PSS参数优化设计

针对传统PSS参数设计问题,文中基于细菌觅食-微粒群混合优化算法,提出一种协调优化PSS参数的新方法。为了提高电力系统机电振荡模式的阻尼和增加系统的鲁棒性,将阻尼控制器参数设计问题归结为带有不等式约束的目标优化问题,并在目标函数中考虑了多种运行方式,采用细菌觅食-微粒群混合优化算法求解优化问题设计PSS参数。最后通过算例验证了该方法的合理性,是一种对多种运行方式具有良好鲁棒性的阻尼控制器参数优化方法,有效地抑制了低频振荡。

多机系统复转矩系数分析及PSS参数计算

针对电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡所基于的阻尼转矩概念,为将阻尼转矩的概念推广应用到多机系统中,提出一个把多机系统中的区域间振荡简化为一个两机系统模型,在两机模型中应用复转矩系数法的研究方法,说明基于单机无穷大系统的复转矩系数法推广应用到多机系统中的意义和合理性,推导基于两机模型的PSS补偿角度计算方法,并且通过比较说明该方法的计算结果与基于单机无穷大模型的计算结果存在差异。

PSS参数选择和优化的仿真分析

电力系统稳定器 (PSS)的参数设置对其控制效果至关重要 ,以系统功率振荡和功角振荡幅值最小为目标 ,应用电力系统仿真软件 NETOMAC,对 PSS参数进行优化 ,保证所选定的 PSS参数具有良好地抑制低频振荡的效果 .仿真结果表明应用参数优化方法 ,可迅速得到具有良好控制效果的 PSS参数 ,并使其能满足多种运行方式的要求 ,是一种高效实用的参数调试方法 .

自适应混沌粒子群算法在PSS设计中的应用

该文采用一种改进的粒子群算法PSO———自适应混沌粒子群算法ACPSO,对多机电力系统稳定器参数进行优化设计,以抑制系统低频振荡。该算法通过混沌初始化粒子群,在迭代计算过程中根据粒子的适应值自适应地调整算法惯性系数,从而可以获得更好的全局搜索能力和收敛速度。选取系统机电振荡模式最小阻尼比最大化为目标函数,将PSS参数优化转换为带不等式约束的非线性优化问题。以3机9节点系统为例,特征值和非线性仿真结果表明,运用该方法设计的PSS能够有效地抑制外界扰动引起的低频振荡。

采用广域测量信息反馈的广域PSS参数设计

根据互联电网区间振荡的特点,可将参与振荡的机群按各自的"部分惯性中心"等值为两机系统。文中首先推导了等值两机系统的电磁转矩系数,为区间振荡模式的电磁转矩分析奠定了理论依据。在此基础上提出了双通道反馈结构的广域电力系统稳定器(PSS),并采用建立在同步转矩及阻尼转矩概念上的扩展相位补偿法,进一步推导了反映广域反馈信号与本地反馈信号之间关系的传递函数,然后进行相量坐标映射变换,最后系统研究了广域PSS的参数设计。仿真结果表明:它能有效抑制系统的区间低频振荡,提高系统的小信号稳定极限,与其他稳定器设计方法相比,能够进一步改善系统阻尼特性。

多机系统中飞轮储能系统稳定器与PSS的协调优化

为消除飞轮储能系统(flywheel energy storage system,FESS)稳定器与电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)间可能存在的相互负影响,提出将加入混沌算法和模拟退火思想的改进粒子群优化算法(improved particle swarmoptimization,IPSO)用于协调优化FESS稳定器与PSS参数。该算法通过混沌初始化和迭代中加入模拟退火思想来提高算法的效率和全局搜索能力。将多种运行方式下的所有特征值作为考察对象,在目标函数中同时考虑机电振荡模式和非机电振荡模式的性能,并通过IPSO算法协调优化各稳定器参数。在新英格兰10机系统算例中,应用IPSO算法协调优化的稳定器在不同运行方式下都能有效抑制系统振荡,表明了该方法的有效性和鲁棒性。在4机系统算例中,通过与逐个设计稳定器方法的比较可知,经IPSO协调优化的稳定器具有更好的阻尼效果,从而验证了该方法的优越性。

加速功率型PSS转速测量诱发机组功率振荡分析

阐述了因加速功率型PSS转速测量产生低频干扰而引起机组功率振荡的原理,并依据产生机理提出了2种抑制措施。以某660 MW机组的功率振荡事件为研究对象,通过判断励磁电压与有功功率相位关系、调整PSS定值、对比不同机组的PSS中间变量等方法确定了功率振荡的原因。最后,将所提出的2种抑制措施应用于该机组,分析比较了2种抑制措施的优缺点及适用范围。分析表明,消除转速测量模块缺陷是解决功率振荡问题的根本方法。

PSS与VSC-HVDC附加阻尼控制器参数协调优化设计

将含参数约束的线性优化方法应用于交\直流混合系统的电力系统稳定器和基于电压源型换流器的高压直流输电系统附加阻尼控制器的参数协调优化中。该算法考虑了不同阻尼控制方式间的相互影响和作用,在迭代过程中通过修正优化可行域区间,使系统低频振荡模式对应的特征根最终移动到复平面上期望区域内。系统的特征值分析和时域仿真结果验证了上述方法的有效性和实用性。

瀑布沟机组PSS对四川电网低频振荡的影响

以川渝电网2010年丰大运行方式为背景,重点研究瀑布沟水电机组加装PSS对四川电网小干扰稳定性的影响。通过Prony辨识从时域仿真曲线中提取系统振荡模式的特征信息,结合相位补偿原理对瀑布沟机组PSS参数进行初步整定,比较分析各种故障条件下PSS投运前后系统特性及主振模式的变化情况。仿真结果和Prony分析表明,瀑布沟机组加装PSS可以显著提高系统阻尼,有效抑制四川电网现有的区域间低频振荡。

基于Prony辨识的自适应PSS的设计及研究

目前区域间低频振荡正成为影响电力系统稳定以及限制电网传输能力的重要因素。然而作为系统中最重要的抑制低频振荡的设备电力系统稳定器(PSS),目前往往采用离线整定的方法,未能考虑实际系统多样的运行方式,往往不能很好地提供阻尼从而抑制振荡。本文提出了一种基于改进Prony分析的在线自适应PSS设计方法。本方法通过改进的Prony分析在线求取低频振荡中各状态变量的频率、阻尼、初始相位。在阻尼不满足要求的情况下,通过加入强制阻尼并计算其加入前后暂态电势与发电机转速之间夹角的变化,得出此运行方式下由励磁系统及发电机的励磁绕组产生的相位滞后相位信息,进而得出最佳的PSS整定参数。最后以一个两区域四机仿真分析充分表明了所设计控制器的有效性。

PSS参数计算与仿真综合软件的设计与开发

针对电力系统稳定器(PSS)参数计算软件不能对计算出的参数进行仿真校核,会给PSS整定试验的开展带来不便的问题,在电力系统数学模型的基础上,针对目前国内普遍应用的PSS1A、PSS2A/2B模型,结合工程实际的需要和相关标准的要求,基于Matlab软件,采用单振荡频率和多振荡频率的相位补偿法,设计、开发了集PSS参数计算与仿真校核于一体的、具有良好人机交互界面的PSS参数计算综合软件;在Simulink仿真工具上搭建了配套的单机-无穷大电力系统数字仿真系统,用于对所整定的PSS抑制低频振荡的能力进行仿真校核,以便将理论计算的PSS参数设定到励磁调节器上。广西某水电厂的PSS参数计算以及数字仿真校核结果表明:所设计的综合软件仿真校核方便,界面简洁,计算结果优良,具有较好的工程实用价值。