基于廣域測(cè)量系統(tǒng)的電力系統(tǒng)阻尼控制與監(jiān)視研究.pdf

1、隨著“全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送”戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，不遠(yuǎn)的將來我國將形成全國性的交直流混合電網(wǎng)。隨著跨區(qū)輸送功率的不斷增大，一些重大技術(shù)問題開始暴露出來，其中低頻振蕩成為限制交換功率的瓶頸之一。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將廣域測(cè)量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System，WAMS)等新技術(shù)、新裝備引入到電力生產(chǎn)過程中，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制的發(fā)展帶來了新的契機(jī)。在這樣的工程背景下本文從電力系統(tǒng)低頻振蕩的廣域控制和廣域監(jiān)視兩個(gè)方面入手進(jìn)

2、行研究。 首先，提出了擴(kuò)展留數(shù)比的概念，選擇廣域信號(hào)或者是廣域信號(hào)間的最佳組合作為低頻振蕩阻尼控制器的輸入。從系統(tǒng)的可控性和可觀性分析出發(fā)推導(dǎo)了擴(kuò)展留數(shù)比的定義：提出了基于測(cè)試信號(hào)法的廣域信號(hào)擴(kuò)展留數(shù)的計(jì)算方法；在計(jì)算了不同工況下的擴(kuò)展留數(shù)后選取一個(gè)基準(zhǔn)狀態(tài)并相對(duì)它求出其余工況下的擴(kuò)展留數(shù)比，據(jù)此進(jìn)行反饋信號(hào)比較選擇。 其次，探討了基于SVC和廣域反饋信號(hào)阻尼區(qū)域間低頻振蕩的控制器設(shè)計(jì)方法。分析了SVC提供系統(tǒng)阻尼的原理

3、；基于擴(kuò)展留數(shù)比選擇最佳廣域反饋信號(hào)；采用極點(diǎn)配置的方法選擇廣域阻尼控制器的時(shí)間常數(shù)及放大倍數(shù)；基于四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)和新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)驗(yàn)證了SVC廣域阻尼控制器的有效性。 第三，討論了利用柔性直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)附加功率控制設(shè)計(jì)廣域阻尼控制器的可行性。在研究了交直流電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真中的柔性直流輸電系統(tǒng)模型的適用性后，基于擴(kuò)展留數(shù)比選擇最佳廣域反饋信號(hào)。研究發(fā)現(xiàn)互相振蕩的兩區(qū)域中，機(jī)組間的轉(zhuǎn)速差是理想的反饋

4、信號(hào)。采用極點(diǎn)配置的方法選擇廣域阻尼控制器的時(shí)間常數(shù)及放大倍數(shù)，借助四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)驗(yàn)證了廣域阻尼控制器的有效性。 第四，嘗試?yán)酶邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)結(jié)合滑模控制和模糊控制理論設(shè)計(jì)了廣域阻尼控制器。廣域測(cè)量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算確定滑?？刂频那袚Q面；在此基礎(chǔ)上形成一個(gè)基于模糊規(guī)則的廣域阻尼控制器；通過在四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)上的數(shù)值仿真驗(yàn)證了該控制器的有效性。 第五，引用時(shí)滯穩(wěn)定性定理設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)廣域時(shí)滯穩(wěn)定控制器。將待研系統(tǒng)線性化

5、獲得描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的狀態(tài)方程。為了方便設(shè)計(jì)，對(duì)該高階系統(tǒng)進(jìn)行降階處理，然后通過LMI設(shè)計(jì)方法獲得反饋控制器參數(shù)，時(shí)域仿真和小擾動(dòng)分析均證明了該控制器可以在干擾和時(shí)滯并存的情況下阻尼區(qū)域間低頻振蕩。 最后，從工程應(yīng)用的全局出發(fā)探討了以廣域測(cè)量為基礎(chǔ)的低頻振蕩監(jiān)測(cè)和控制中心架構(gòu)，提出了綜合利用ESPRIT方法和Prony方法實(shí)現(xiàn)在線辨識(shí)低頻振蕩的系統(tǒng)算法。提出一種自適應(yīng)定階方法以期獲得辨識(shí)精度和辨識(shí)速度的最優(yōu)解決方案，利用測(cè)試系統(tǒng)故障