基于廣域測量系統(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?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展將廣域測量系統(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，選擇廣域信號或者是廣域信號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：提出了基于測試信號法的廣域信號擴(kuò)展留數(shù)的計算方法；在計算了不同工況下的擴(kuò)展留數(shù)后選取一個基準(zhǔn)狀態(tài)并相對它求出其余工況下的擴(kuò)展留數(shù)比，據(jù)此進(jìn)行反饋信號比較選擇。 其次，探討了基于SVC和廣域反饋信號阻尼區(qū)域間低頻振蕩的控制器設(shè)計方法。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；采用極點(diǎn)配置的方法選擇廣域阻尼控制器的時間常數(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。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。采用極點(diǎn)配置的方法選擇廣域阻尼控制器的時間常數(shù)及放大倍數(shù)，借助四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)驗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?？刂坪湍：刂评碚撛O(shè)計了廣域阻尼控制器。廣域測量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)實(shí)時計算確定滑?？刂频那袚Q面；在此基礎(chǔ)上形成一個基于模糊規(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)值仿真驗證了該控制器的有效性。 第五，引用時滯穩(wěn)定性定理設(shè)計了電力系統(tǒng)廣域時滯穩(wěn)定控制器。將待研系統(tǒng)線性化

5、獲得描述系統(tǒng)動態(tài)的狀態(tài)方程。為了方便設(shè)計，對該高階系統(tǒng)進(jìn)行降階處理，然后通過LMI設(shè)計方法獲得反饋控制器參數(shù)，時域仿真和小擾動分析均證明了該控制器可以在干擾和時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)探討了以廣域測量為基礎(chǔ)的低頻振蕩監(jiān)測和控制中心架構(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精度和辨識速度的最優(yōu)解決方案，利用測試系統(tǒng)故障