鎮(zhèn)定電力系統(tǒng)多模態(tài)振蕩的研究.pdf

1、隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大和快速勵磁的普遍使用使得電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性問題越來越突出。在抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的研究和實踐中，多機電力系統(tǒng)的多模態(tài)振蕩問題最為復(fù)雜。通常的方法是在多臺發(fā)電機上裝設(shè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)，通過多個PSS的協(xié)調(diào)達(dá)到抑制多模態(tài)振蕩的目的。 靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的飛速發(fā)展為多模態(tài)振蕩問題的解決提供了新的思路：對于存在著多個控制回路的FACTS裝置，每個控制回路都可裝設(shè)附加阻尼

2、控制器，因此選擇FACTS的若干個控制回路設(shè)計附加阻尼控制器分別阻尼各個模態(tài)，通過多個阻尼控制器的協(xié)調(diào)優(yōu)化，由單個裝置實現(xiàn)多模態(tài)振蕩的鎮(zhèn)定。這樣既能針對不同模態(tài)有效設(shè)計各阻尼控制器，也便于阻尼控制器的就地協(xié)調(diào)和參數(shù)調(diào)整。 本文首先研究了使用多個PSS共同抑制多模態(tài)振蕩?；趶V泛使用的電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)，使用人工魚群算法進(jìn)行PSS參數(shù)優(yōu)化。從PSASP的小干擾線性化平臺提取全系統(tǒng)的線性化矩陣，作為PSS參數(shù)優(yōu)化的數(shù)

3、據(jù)基礎(chǔ)。在此平臺上進(jìn)行PSS參數(shù)優(yōu)化，可以充分使用PSASP的各種功能，具有廣泛的實用性。人工魚群算法利用魚群的覓食、追尾和聚群行為，從構(gòu)造單條魚的底層行為做起，通過各人工魚個體的局部尋優(yōu)最終實現(xiàn)群體中全局最優(yōu)值突現(xiàn)出來的目的。在構(gòu)造人工魚組成人工魚群后，以單個或者多個運行方式下最小阻尼比最大為優(yōu)化目標(biāo)，在給定的約束空間內(nèi)進(jìn)行PSS參數(shù)的尋優(yōu)。 然后研究了使用統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)抑制多模態(tài)振蕩。UPFC是靈活交流輸電系統(tǒng)中

4、功能最強、最具通用性的設(shè)備之一，在其控制回路裝設(shè)適當(dāng)?shù)母郊幼枘峥刂?，可以抑制系統(tǒng)的低頻振蕩?；谌嚯娐贩匠掏茖?dǎo)了UPFC的考慮電容動態(tài)的非線性動態(tài)模型。將含UPFC的系統(tǒng)在運行點附近線性化，詳細(xì)推導(dǎo)了含UPFC的多機系統(tǒng)Phillips-Heffron模型。設(shè)計四個PI控制器分別實現(xiàn)UPFC的主控制功能，并在這些控制回路上裝設(shè)附加阻尼控制器以抑制弱模態(tài)振蕩。基于模態(tài)分析計算了各回路的阻尼控制器對區(qū)域模的可控性指標(biāo)，使用推廣相位補償法進(jìn)

5、行參數(shù)整定，考察了不同控制回路及聯(lián)合調(diào)制的控制效果。針對多模態(tài)振蕩，通過對可控性指標(biāo)的分析和比較，為各弱阻尼模態(tài)分別選定了相對有效的控制回路，并使用人工魚群算法進(jìn)行了附加阻尼控制器的參數(shù)優(yōu)化。 隨后研究了使用多端統(tǒng)一潮流控制器(MUPFC)抑制多模態(tài)振蕩。MUPFC作為UPFC概念的延伸，能夠有效地控制從一個端點流出的多條線路的功率，其多個控制回路也為阻尼多模態(tài)振蕩提供了更多的選擇。將UPFC的模型擴展到具有一個并聯(lián)逆變器和兩個

6、串聯(lián)逆變器的MUPFC，推導(dǎo)了MUPFC的非線性動態(tài)模型和包含MUPFC的Phillips-Heffron模型。在選定了控制回路后進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，通過仿真驗證了MUPFC抑制多模態(tài)振蕩的有效性。 最后研究了使用電池儲能抑制多模態(tài)振蕩。電池儲能能夠與系統(tǒng)獨立地交換有功功率和無功功率，靈活的運行方式使其能夠有效增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。推導(dǎo)了電池儲能的非線性動態(tài)模型和線性化Phillips-Heffron模型，設(shè)計了主控制器和附加阻尼控制器。