交/直流混合互联电力系统的分散协调控制

论文摘要

现代电力系统的显著特征是形成大规模互联电网。高压直流输电(HVDC)由于其许多独特的优点，在远距离输电和大型互联电网中起着很重要的作用。因此，越来越多的电力系统采用交、直流互联电网。大型电力系统互联的目的是提高发电和输电的经济性和可靠性，但电网的互联又引发了许多新的动态问题，使系统失去稳定性的可能性增大。在互联系统中，各地区的旋转备用容量大为减少，系统的运行方式日益接近于稳定极限致使稳定性问题更加突出。改善与提高电力系统稳定性的主要手段是控制，互联电网的可靠性更需要借助于发展先进的控制系统来予以保证。而随着HVDC和FACTS等新型装置投入电力系统，一方面大大增加了系统的可控程度，另一方面也使系统的稳定性分析和控制特性变得更为复杂，由于使用局部、无协调的控制策略，各控制器之间可能存在不稳定的相互作用，这就需要各种控制措施的综合和协调。 本文的研究目标着眼于交直流混合互联互联电力系统的分散协调控制，尤其关注多个HVDC系统的特性分析和协调控制研究。研究的主要目的是利用直流系统的快速响应特性以及高度可控性，利用多个直流系统之间的协调控制以改善交直流混合互联电力系统的动态性能。主要的创新性研究工作有：1) 首次将关联测量分散协调控制方法用于多个直流系统之间的分散协调控制；2)首次将广域测量系统和鲁棒自适应分散协调控制相结合，提出了多馈入交直流系统的分散协调控制方案；3) 首次提出考虑电力系统未建模动态的鲁棒自适应分散协调控制方法，并成功应用于直流系统基本控制以及交直流互联电力系统的分散协调控制；4) 首次将广域测量系统和考虑电力系统未建模动态的鲁

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 电力系统稳定控制
• 1.2.2 HVDC控制
• 1.2.3 交/直流混合互联电力系统的分散协调控制
• 1.2.4 PMU在电力系统中的应用
• 1.2.5 国内外研究存在的问题，今后的发展及研究方向
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 交直流系统的关联测量分散协调控制
• 2.1 引言
• 2.2 关联测量分散协调控制的基本原理
• 2.3 交直流混合互联电力系统数学模型
• 2.3.1 发电机模型
• 2.3.2 直流系统模型
• 2.3.3 交流网络模型
• 2.4 网络模型数学变换
• 2.4.1 形式统一的全系统状态方程
• 2.4.2 统一形式的全系统代数方程
• 2.4.3 用全局状态量表示的关联测量量
• 2.4.4 子系统的关联测量模型
• 2.4.5 子系统控制规律
• 2.5 直流系统控制规律
• 2.5.1 直流线路模型关联量的数学变换
• 2.5.2 直流线路控制规律
• 2.6 算例研究
• 2.7 小结
• 第三章 基于PMU的交直流混合互联输电系统的分散协调控制
• 3.1 引言
• 3.2 广域多馈入交直流系统模型
• 3.3 分层分散控制方案
• 3.4 协调控制器
• 3.4.1 确定大系统动态稳定平衡点的原理
• 3.4.2 基于PMU的发电机功角测量
• 3.4.3 大规模电力系统动态稳定平衡点的确定
• 3.5 采用递推方法推导实现定发电机功角的直流线路的附加控制规律
• 3.5.1 非线性递推方法的基本原理
• 3.5.2 非线性递推算法对于推导多馈入交直流系统控制律的适应性
• 3.5.3 直流系统的非线性鲁棒自适应分散协调控制律
• 3.6 算例研究
• 3.7 小结
• 第四章 考虑未建模动态的鲁棒自适应控制理论及其在高压直流输电系统基本控制中的应用
• 4.1 前言
• 4.2 考虑未建模动态的鲁棒自适应控制基本原理
• 4.2.1 问题及模型
• 4.2.2 考虑非线性系统未建模动态的鲁棒自适应控制律
• 4.2.3 非线性系统考虑未建模动态的鲁棒自适应控制器的设计步骤
• 4.3 考虑未建模动态的直流系统模型
• 4.3.1 直流系统模型
• 4.3.2 将直流系统模型转换为可以直接应用考虑未建模动态的鲁棒自适应控制理论的标准模型
• 4.3.2.1 直流系统整流侧考虑未建模动态的鲁棒自适应控制标准模型
• 4.3.2.2 直流系统逆变侧考虑未建模动态的鲁棒自适应控制标准模型
• 4.4 直流系统控制器设计
• 4.4.1 整流侧鲁棒自适应控制器设计
• 4.4.2 逆变侧鲁棒自适应控制器设计
• 4.4.3 控制规律讨论
• 4.5 算例研究
• 4.6 小结
• 第五章 考虑未建模动态的鲁棒分散自适应控制理论在大规模交直流混合互联输电系统中的应用
• 5.1 前言
• 5.2 考虑未建模动态的电力系统模型
• 5.2.1 交直流混合互联电力系统模型
• 5.2.2 考虑未建模动态的交直流混合互联输电系统子系统的输入输出反馈标准型
• 5.3 大规模交直流混合互联输电系统的分层分散鲁棒自适应控制方案
• 5.3.1 系统协调控制器及其实现
• 5.3.2 利用带未建模动态的鲁棒自适应非线性控制原理来推导交直流混合互联输电系统的子系统控制规律
• 5.4 算例研究
• 5.4.1 单机无穷大系统研究
• 5.4.2 南方电网实际系统研究
• 5.4.3 算例研究总结
• 5.5 结论
• 5.6 讨论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步的研究工作期望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和科研成果
• 一、攻读博士学位期间发表的论文
• 二、攻读博士学位期间参加的科研项目
• 致谢