黎敬霞, 钱晶, 高峰[1]2000年在《基于模糊控制的新型PSS设计研究》文中指出针对带负荷的单机无穷大系统模型提出的控制参数及控制规则可调整的模糊控制方法应用于PSS设计中。并以数字仿真结果证明了所设计的基于模糊控制的PSS设计方法的实用性和有效性
黎敬霞[2]2000年在《基于模糊控制的PSS设计研究》文中提出由于大型发电机组的励磁系统采用静止励磁方式或新型励磁调节器，其时间常数小，响应速度快，使发电机组的阻尼变小，有时甚至产生负阻尼，引发低频振荡，对电网稳定性将产生很大的影响。 为了解决电力系统中的低频振荡问题，本文针对一种典型的电力系统模型——带地区负荷的单机无穷大电力系统进行了电力系统稳定器的设计研究。针对电力系统非线性、时变、运行工况多变且变化快的特点，利用模糊控制的优点，对该典型系统模型进行了基于模糊控制的PSS设计研究。 本文提出了一种模糊控制参数及控制规则可调整和修正的模糊控制器设计方法，并运用于电力系统稳定器的设计研究中。该方法克服了传统模糊控制的缺点，不再是纯粹依赖控制专家的经验，而是根据控制效果来对控制参数和控制规则进行调整；同时保留了传统模糊控制的优点，消除了常规控制系统存在的鲁棒性与灵敏度之间的矛盾，使得模糊控制系统既具有鲁棒性以适应参数的变化，又具有很高的灵敏度。 本文以云南漫湾电厂为实际算例，通过将实际中的多机系统进行网络简化，建立了数学模型，并对该模型进行了模糊电力系统稳定器的设计研究及数字仿真分析。仿真结果表明，所设计的新型模糊电力系统稳定器显著地提高了电力系统的稳定性，改善了系统控制品质。从而证明了本文所提出的可调整控制参数和控制规则的模糊电力系统稳定器设计方法的有效性和实用性。
左剑[3]2017年在《基于多类型控制器的电力系统稳定智能优化控制研究》文中提出电力系统具有高维度、非线性、强耦合和不确定性等特点,使得电力系统稳定控制中存在的很多难题没有得到妥善解决。现代互联电网的系统规模和复杂度不断增加,各种不确定性因素普遍存在,原本设计的稳定控制器性能局限性逐渐凸显。如果能实现多类型稳定控制器的协调优化设计,可使电力系统在遭受到外部和内部各种扰动时均有良好的动态性能,对维持大型电力系统的安全稳定运行、降低大停电的安全风险,具有十分重要的作用。近年来,随着计算机技术、控制理论技术和人工智能技术的快速发展,智能优化控制在多个实际工程领域得到广泛应用,为实现电力系统稳定的优化控制提供了全新的视角。本文将最新的智能优化控制与电力系统稳定控制相结合,开展了电力系统稳定性的智能优化控制研究。以灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)作为参数寻优工具,针对电力系统频率稳定性的负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)系统控制器优化设计和小信号稳定性的阻尼控制器优化设计问题,实现了多个控制器参数的同时整定和协调优化,获得了最优的电力系统稳定控制效果。论文主要研究内容如下:首先,针对两区域互联电网LFC系统PI/PID参数设计问题,提出了基于智能优化算法的控制器参数优化设计方法。介绍了具有对初值不敏感、优化效率较高和全局寻优性能好等特点的GWO算法,并将它作为全文控制器参数协调优化整定的工具。选择系统时域输出响应的时间乘误差绝对值积分(Integral of Time multiplied Absolute Error,ITAE)指标最小化作为参数优化设计问题的目标函数,运用GWO算法搜索获得最优的LFC控制器参数。重点分析了控制器参数不确定性可能导致的控制器性能衰减或失效,讨论了控制器的非脆弱性问题。仿真算例表明,相比于采用其他方法设计的PI/PID控制器,本文所提GWO算法设计的PI/PID控制器展现出更优的时域ITAE指标和扰动抑制性能,在系统不确定性和控制器自身参数不确定性条件下具有鲁棒性和非脆弱性。其次,针对含时滞的两区域互联电网的LFC问题,提出了一种计及时滞影响的互联电网LFC最优分数阶PID控制器设计方案。选择分数阶PID控制器作为含时滞LFC系统的控制器,采用基于时域的ITAE指标构建优化目标函数,应用GWO算法同时优化控制器参数。仿真算例表明,所设计的最优分数阶PID控制器比整数阶PID控制器,具有更好的时域ITAE指标及动态响应性能,表现出更强的时滞鲁棒性和稳定性。然后,针对多机电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)参数同时优化设计问题,提出了基于GWO算法的PSS参数优化设计方法。将传统超前-滞后型PSS参数设计建模为基于特征值的二次性能目标优化问题,采用GWO算法迭代搜索在多种运行方式下阻尼综合最优的PSS参数值;应用优化PSS,将多机系统弱阻尼的机电振荡模式,移动至左半复平面阻尼比大于某一指定值的强阻尼区域内。仿真算例表明,基于GWO算法优化设计的PSS在各种系统运行方式下具有抑制系统机电振荡的有效性和鲁棒性,其控制性能优于采用传统相位补偿法设计的PSS。进一步的算法性能分析表明,GWO算法具有对启动初值不敏感和优化结果稳健性强等优点。再次,针对多种类型电力系统阻尼控制器的参数协调优化设计问题,提出了一种PSS、静止无功补偿装置(Static Var Compensator,SVC)功率振荡阻尼器(Power Oscillation Damper,POD)与双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)POD的多类型阻尼控制器参数协调优化设计方案,实现了多机电力系统中局部振荡与区间振荡的同时抑制。该方案同时协调优化就地PSS与基于广域信号的SVC POD和DFIG POD,采用综合模态可控/可观性指标选取适宜的POD广域反馈信号,将整个协调设计方案建模为基于特征值的二次性能目标优化问题,采用GWO算法迭代搜寻最优控制器参数值。仿真算例表明,所提多阻尼控制器协调优化设计方案具有抑制多机电力系统机电振荡的可行性和有效性,并且在多运行方式下具有鲁棒性。最后,针对含负荷相关性的电力系统概率小信号稳定性分析问题,提出了一种具有方差缩减特性的拉丁超立方采样(Latin Hypercube Sampling,LHS)技术结合Cholesky分解的概率小信号稳定性分析方法。通过LHS蒙特卡洛仿真计算获取特征值概率分布。仿真算例表明,相比于简单随机采样技术,基于LHS技术的蒙特卡洛仿真具有更高的采样效率,是一种更优的小样本概率小信号稳定性分析方法;负荷之间的相关性对电力系统概率小信号稳定性分析结果具有显著影响,当负荷不确定性和相关性增加时,系统临界振荡模式的失稳概率相应增加。
郭瑞兴[4]2016年在《基于WAMS的电力系统低频振荡广域控制研究》文中认为随着电网互联,为了进一步优化能源结构,提高电网经济运行水平,区域间大规模功率传输是必然趋势。随着互联电网结构越来越复杂以及新能源的加入,系统实际运行工况的随机性和波动性也更加明显,电力系统低频振荡的问题也越来越突出。为了系统安全稳定运行,研究低频振荡控制措施具有重要理论研究意义和工程应用价值。广域测量系统的出现为解决低频振荡问题提供了新的研究方向,本文基于广域测量系统对低频振荡抑制问题进行了研究。主要研究内容如下：(1)在考虑电网随机性的情况下,研究广域PSS的在线调整。分别分析了PID控制和模糊控制各自的特点,结合广域PSS的结构特性,通过模糊PID控制对PSS输入信号进行在线修正处理;根据PID控制的特点制定相应的模糊控制规则,应对系统运行方式的随机性,达到在线抑制低频振荡的效果。(2)研究计及随机性的多广域PSS在线协调设计。基于模态选择分析法对高阶系统状态方程进行模型降阶,保留与低频振荡相关的状态变量,减小了状态方程阶数；通过区域极点配置法将系统闭环特征根转移到给定的垂直带状区域,并将其转化为优化问题求解,从而实现多广域PSS参数在线协调设计。(3)研究储能装置附加阻尼控制器设计以抑制低频振荡。论文基于模态理论分析了储能抑制低频振荡的机理；然后在复杂网络中,建立了储能附加阻尼控制器的模型,采用留数法选择控制器的反馈信号,并给出了基于相位补偿法的附加阻尼控制器参数的设计方法。(4)在低频振荡已经发生场景下,研究考虑小扰动稳定性的紧急控制策略。在概率特征根的基础上提出了阻尼比灵敏度指标,通过半不变量法计算阻尼比的概率分布,根据给定的阻尼比系数,确定具体的控制措施,包括调整发电机出力和负荷,以在线抑制低频振荡。
赵辉[5]2006年在《电力系统低频振荡阻尼机理及控制策略研究》文中研究表明低频振荡现象是影响互联系统安全稳定运行的关键问题。本文对低频振荡的产生机理进行了深入的分析和研究,在此基础上,提出了针对低频振荡问题的有效分析方法和控制策略。本文提出了按照拟合结果均方误差最小原则确定Prony算法阶数以及采用分段分析与综合分析相结合的方式确定算法数据窗长度的方法,对Prony算法进行了改进。解决了常规Prony算法分析含有噪声的信号时,容易产生分析误差的问题。针对传统电力系统稳定器的性能受其参数影响极大的问题。本文提出一种优化电力系统稳定器参数的新方法,该方法以两个特征值为基础构造目标函数,采用微粒群优化技术对PSS进行参数寻优。优化后的PSS能有效衰减本地和区间振荡,提高系统鲁棒性。为处理电力系统存在的非线性问题,本文将神经网络滑模变结构方案引入PSS设计中。该方案采用极点配置法构建滑模面,通过神经网络在线调整控制器参数来减少抖动,仿真结果表明,该PSS具有较强的鲁棒性和自适应能力。为提高神经网络的收敛速度和泛化能力,本文提出了基于复合适应度微粒群算法的神经网络训练方法。仿真结果表明,该方法可以明显提高神经网络的泛化能力和收敛速度。为解决常规SVC阻尼控制器适应性差的问题,本文提出了采用神经网络辨识器和神经网络控制器构建神经网络SVC阻尼控制器的新方案。该方案采用双曲正切函数作为激活函数,由递归在线训练算法对FLN模型进行训练,仿真结果表明,其阻尼低频振荡的效果更好,对未知扰动的适应能力更强。线性TCSC阻尼控制器适应性差,鲁棒性不强;非线性TCSC阻尼控制器算法复杂,实时性差。为协调解决二者存在的不足,本文提出了TCSC的多模型自适应控制策略。该方案采用贝叶斯理论,通过确定各个模型控制器的输出权重来组合控制器的最终输出结果。仿真结果表明,该方案对系统发生的未知振荡模式具有很强的适应性和鲁棒性。按照通过潮流衰减抑制低频振荡的思想,提出了基于能量函数的TCSC和SVC联合鲁棒控制策略。解决了TCSC和SVC共同作用于同一电力系统中存在的相互影响及容易诱发新的振荡问题。对测试系统和实际电网的分析表明,论文的研究成果具有良好的工程实用性,为互联系统低频振荡研究提供了新的分析方法和控制策略。
孙勇[6]2009年在《电力系统附加阻尼控制器的优化配置与设计方法研究》文中研究说明随着电网规模的不断扩大,低频振荡问题已成为电力系统稳定问题的一个重要方面。尤其是区域电网的互联,导致系统的阻尼变得薄弱,低频振荡的风险加大,严重影响了区域间的功率交换和系统的稳定性。阻尼控制是解决低频振荡问题的一种有效方法。目前,电力系统主要采用电力系统稳定器(Power System Stabilizer, PSS)和柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission Systems, FACTS)的附加阻尼控制器来抑制低频振荡。因此,如何从控制策略和控制方法上提高控制器的阻尼水平,减少控制器的交互影响,无论在理论方面还是实践方面都具有重要的研究意义。本文研究了附加阻尼控制器的配置问题,在此基础上对电力系统传统附加阻尼控制器进行协调优化设计,最后分别对新型附加励磁控制器和FACTS附加阻尼控制器的设计方法及控制策略进行了深入的研究。控制器之间的不良交互影响会降低控制器的控制效果,因此,从工程角度,附加阻尼控制器的数目应适量,合理选择附加阻尼控制器的安装位置也就成为大区域电网阻尼控制器协调的重要内容。本文利用奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)的方法结合模型的辨识,解决了阻尼控制器的配置问题。该评价指标不需要系统状态矩阵的QR分解和传递函数留数的计算,通过求解系统输入-输出的传递函数矩阵的最大奇异值及其奇异向量来识别每台发电机对振荡模态的贡献程度,找出附加励磁阻尼控制器的最佳配置点,从而简化了计算过程和运算量,为附加阻尼控制器的协调奠定了基础。算例验证了该方法能快速和有效地配置附加阻尼控制器。为了使传统PSS有效地发挥阻尼作用,本文对多机电力系统PSS协调问题进行了研究。首先将粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法作为一个变异因子嵌入到细菌觅食优化(Bacterial Forging Optimization, BFO)算法,综合了PSO算法的全局搜索能力强和BFO算法局部搜索能力强的优点,提出了BFO-PSO混合算法。在此基础上,提出了基于PSO-BFO混合算法的电力系统PSS协调优化的新方法,该方法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,通过非线性变换将有约束问题转化为无约束问题,然后采用PSO-BFO混合优化算法求解优化问题设计阻尼控制器参数。为了增强系统的鲁棒性,该方法在目标函数中考虑了多种运行方式。最后通过算例验证了该方法的合理性,有效地抑制了低频振荡。为了使设计的控制系统具有很好的鲁棒性,大范围保证电力系统运行的稳定性,提出了最小熵H∞鲁棒附加励磁控制器的设计方法。首先,将PS/T灵敏度设计方法引入控制器设计,解决了基于Riccati方程法在设计过程中的零极点对消问题。针对加权函数的选取,提出了一种基于BFO-PSO混合算法的最小熵H∞鲁棒附加励磁阻尼控制器设计方法,把多个不同的设计目标转换为不等式约束,将加权函数的选取表示为一个多目标优化问题。为了减小系统的复杂性,增加控制器的实用性,利用Hankel范数最优降阶方法分别对原系统和控制器进行了两次降阶处理,使得控制器阶次相对较低。最后通过算例验证了控制器的有效性。针对区域间的功率振荡,为了有效提高区域间的振荡模态阻尼,本文对FACTS的附加阻尼控制器设计问题进行了研究。首先分析了SVC电压控制和阻尼控制的相互作用,在此基础上建立了SVC附加阻尼控制器设计模型,提出了分数阶附加阻尼控制器设计方案。针对分数阶控制器参数设计问题,引入BFO-PSO算法进行参数求解,提出了阻尼系统模态振荡和稳定节点电压的协调控制目标函数,将控制器设计转化为一个多目标的优化问题。最后,通过仿真验证了分数阶附加阻尼控制器的有效性。
陈平[7]2013年在《基于模糊—神经网络的广域阻尼控制研究》文中进行了进一步梳理目前中国电力工业的发展正处于跨大区电网互联、全国联网和实现更大范围内的资源优化配置的重要时期，随着互联系统的出现，电网动态稳定问题也日益复杂，区间弱阻尼就是大规模电网面临的主要挑战之一，弱阻尼区间低频振荡制约着互联电网区域间的输电能力和互联系统的稳定性问题。因此设计出能有效提高系统阻尼，抑制系统区间低频振荡的阻尼控制器，这对提高互联系统的安全稳定，促进电力市场的发展具有重大意义。针对传统阻尼控制器采用本地机组的信号构成反馈控制系统而不能抑制区间低频振荡的问题，本文基于广域测量系统的阻尼控制理论，利用广域测量信息构成广域控制系统，以两区四机系统为例，在PSASP环境下对该模型进行小干扰稳定分析，找出该系统中主要的低频振荡模式，分析并选取出参与系统区间低频振荡的主导机组，利用分析结果来决定广域阻尼控制器的反馈信息的选取和控制安装地点。考虑到当前大多数阻尼控制器都是基于系统的详细建模，在一定条件下离线设计的固定的参数，阻尼控制效果并不佳。结合目前的基于模糊理论的模糊控制器能避免系统详细建模的要求，鲁棒性好和人工神经网络技术具有的自学习、自推导能力等优点，本文提出将模糊神经网络技术应用于阻尼互联电网区间低频振荡的广域附加励磁阻尼控制器的设计中。该阻尼控制器的输入为能够反映系统区间低频振荡信息的信号，控制器结构为模糊控制与神经网络有机结合，它利用神经网络（NN）强大的非线性映射特性，记忆模糊控制决策规则，最后将信号附加在发电机的励磁系统中。所设计的广域阻尼控制器避免了以往广域阻尼控制器设计对互联系统全模型的依赖，又能适应互联系统阻尼控制的非线性特性。最后在MATLAB/SIMULINK搭建两区域四机系统，仿真验证了设计的广域阻尼控制器在抑制区间低频振荡中的有效性，以及该阻尼控制器能够有效提高系统的稳定性。
邓科[8]2008年在《PSS在抑制电力系统低频振荡上的研究》文中研究说明PSS(电力系统稳定器)是目前已经被证实的最有效的阻尼低频振荡的手段,也是国际大电网会议推荐的首选措施。随着电网规模的不断扩大,低频振荡的发生也越来越多,于是各国纷纷在电网中大量投入PSS装置,以抑制低频振荡、加强系统阻尼、提高电网的动态稳定性。发电机励磁控制系统对电力系统的静态稳定、动态稳定和暂态稳定性都有显著的影响。在电力系统稳定计算中采用不同的励磁系统模型和参数,其计算结果会产生较大的差异。因此需要能正确反映实际运行设备运行状态的数学模型和参数,使得计算结果真实可靠。随着我国电力系统全国联网和西电东送工程的实施,对电力系统稳定计算提出了更高的要求。新的稳定导则要求发电机采用精确模型,也要求在计算中采用实际的励磁系统模型和参数。本文结合“兰西热电厂9号发电机PSS参数设计、现场试验”的课题深入PSS对电力系统低频振荡上的应用研究,对励磁系统模型参数辨识、PSS参数设计、试验方法和分析计算进行了深入研究与实践,并通过现场试验再次优化、校正参数的方法在PSS的参数整定取得了显著的效果。这是结合了甘肃省电力系统分析.进行PSS设计的火电机组,具有重要的现实意义和推广应用价值。
马宏帅[9]2016年在《基于模糊控制的线性最优励磁控制系统的研究》文中认为同步发电机励磁控制系统作为机网协调的重要组成部分,对保持电网电压平稳、恰当的输送无功、增强电力系统运行稳定性起着关键性作用。实际运行表明,采用误差与补偿反馈相结合的AVR(自动电压调节器)+PSS(电力系统稳定器)控制策略的励磁控制系统,一定程度抑制了系统低频振荡,提高了维持机端电压的稳态精度,但相对于线性最优励磁控制,前者仍存在着适用频率相对较窄、现场调试繁琐等不足。线性最优控制作为现代控制理论的重要分支,所构成的线性最优励磁控制系统相比传统励磁控制系统,已取得更优良的控制效果。线性最优励磁控制系统的加权矩阵,通常是根据正常运行工况下系统对状态变量的约束程度选取的,因而在正常运行点附近控制系统拥有优良的动态品质,而当系统因扰动偏离正常运行点,其调节性能将会变差。这里利用模糊控制器跟踪系统运行工况,并依据在线插值法所细化的模糊规则输出目标反馈增益矩阵,进一步结合灵敏度分析综合考虑权值对动态性能的影响与目标反馈增益的物理可实现性,最后通过迭代求出优化权矩阵。对单机无穷大系统进行建模仿真,结果表明利用模糊控制器对权矩阵进行优化选取,使线性最优励磁控制系统表现出更加优良的动态品质。
李仁东[10]2008年在《电力系统励磁控制方法研究》文中指出励磁控制器不仅能提高电力系统的暂态稳定性,而且能有效地稳定机端电压。而电力系统是典型的非线性系统,当系统状态远离平衡点时,在平衡点用局部线性化方法设计控制器,其控制效果可能不理想。基于非线性控制理论的控制器的设计,对于改善系统的控制性能、提高控制精度和控制效率,无疑具有重要的理论和实际意义。论文借助于微分几何理论对非线性系统进行了全局的线性化。结合微分几何精确反馈线性化和最优控制理论,设计了一种非线性最优励磁控制器,并在励磁控制器设计过程中引入了机端电压反馈,在提高电力系统稳定性以及稳定机端电压方面有很好的控制效果,Matlab/Simulink仿真结果验证了该方法的有效性。论文研究了比例积分微分(PID)励磁控制和线性最优励磁控制,并将PID控制理论、线性最优控制理论与模糊控制理论相结合设计了一种性能比较好的模糊励磁控制器。利用比例积分微分(PID)励磁调节器优良的电压调节特性,将其作为主励磁电压调节器,同时将线性最优控制器作为附加调节控制器,并通过模糊控制器动态协调主励磁电压调节器和附加调节控制器。数值仿真结果表明,在不同状态下,该控制器能够对电压调节和增强系统阻尼进行动态协调控制。最后对设计的两种控制器进行了比较,在控制效果上,两者都能满足控制精度和稳定度的要求。在静态小扰动的情况下,带电压反馈的非线性最优励磁控制器和模糊控制器在控制上各有优点;在暂态大扰动下,模糊控制器在稳定时间、超调量和极限稳定时间上要优于带电压负反馈的非线性最优励磁控制器。在整体性能上,模糊控制器要优于带电压反馈的非线性最优励磁控制器。
参考文献：
[1]. 基于模糊控制的新型PSS设计研究[J]. 黎敬霞, 钱晶, 高峰. 云南电力技术. 2000
[2]. 基于模糊控制的PSS设计研究[D]. 黎敬霞. 四川大学. 2000
[3]. 基于多类型控制器的电力系统稳定智能优化控制研究[D]. 左剑. 华中科技大学. 2017
[4]. 基于WAMS的电力系统低频振荡广域控制研究[D]. 郭瑞兴. 东南大学. 2016
[5]. 电力系统低频振荡阻尼机理及控制策略研究[D]. 赵辉. 天津大学. 2006
[6]. 电力系统附加阻尼控制器的优化配置与设计方法研究[D]. 孙勇. 哈尔滨工业大学. 2009
[7]. 基于模糊—神经网络的广域阻尼控制研究[D]. 陈平. 天津大学. 2013
[8]. PSS在抑制电力系统低频振荡上的研究[D]. 邓科. 兰州理工大学. 2008
[9]. 基于模糊控制的线性最优励磁控制系统的研究[D]. 马宏帅. 中北大学. 2016
[10]. 电力系统励磁控制方法研究[D]. 李仁东. 南京理工大学. 2008