考虑广域反馈信号时滞影响的互联电网区间阻尼控制

论文摘要

随着我国大区电网互联战略的进一步实施,低频振荡问题,尤其是区间模式的低频振荡问题已成为影响我国互联电网安全稳定和限制互联电网区间功率传输能力的重要因素之一。传统的电力系统稳定器(Power System Stabilizer PSS),往往只采用机组的本地信号,缺乏动态协调能力,虽然对本地振荡模式有很好的阻尼作用,但对区域间振荡模式的抑制效果欠佳。近年来迅速发展起来的同步相量测量技术和以其为基础的广域测量系统(Wide Area Measurement System WAMS),能够提供同一参考时间框架下的电网的各种实时信息,这些实时信息包括发电机功角、转速、母线电压相量和线路的传输功率等广域信息。这就为电力系统的区间阻尼控制提供了新的契机。在WAMS环境中,一个不容忽视的问题就是同步相量测量单元信号在传输和处理过程中所带来的时滞的影响。该时滞可能严重威胁到电力系统的稳定性。因此在研究采用广域信号的电力系统稳定问题中必须考虑时滞的影响。本文针对广域信号在传输过程中存在的时滞问题,提出了一种考虑了广域信号延时影响的用于阻尼互联电网间低频振荡的附加励磁控制器的设计方法。该方法基于电力系统降阶模型,首先将考虑了广域反馈信号时滞的电力系统建模为时滞微分方程的形式,然后应用时滞系统稳定性理论和线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality LMI)的处理方法将附加励磁控制器参数的设计问题转化为求取适当的参数使得含有时滞信号的闭环系统具有最大的时滞稳定性的问题,最后应用线性矩阵不等式工具箱和遗传算法优化附加励磁控制器参数。为了验证所提方法的有效性,本文采用2区域4机电力系统进行了仿真验证。小扰动分析和动态仿真均证明了在广域反馈信号发生时滞的情况下,利用本文方法所设计的控制器能够有效地提高系统的稳定性,并具有最大的时滞稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 广域测量系统及其时滞特性
• 1.2.1 广域测量系统简介
• 1.2.2 广域测量系统的时滞特性
• 1.3 区间阻尼控制的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 线性矩阵不等式及时滞稳定理论
• 2.1 引言
• 2.2 线性矩阵不等式
• 2.2.1 线性矩阵不等式的一般表示
• 2.2.2 可转化为线性矩阵不等式的问题
• 2.2.3 几个标准的线性矩阵不等式问题
• 2.3 时滞系统的稳定理论
• 2.3.1 时滞系统的稳定性
• 2.3.2 时滞独立的稳定性条件
• 2.3.3 时滞依赖的稳定性条件
• 2.4 本章小结
• 第3章 考虑广域信号时滞的区间阻尼控制器的设计
• 3.1 引言
• 3.2 附加励磁控制系统结构和时滞系统模型
• 3.2.1 附加励磁控制系统
• 3.2.2 时滞电力系统模型
• 3.3 用于区间阻尼控制的模型降阶
• 3.4 自适应多目标遗传算法
• 3.4.1 基本遗传算法
• 3.4.2 自适应权重和法
• 3.5 基于遗传算法和时滞系统稳定理论的控制器的设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 算例仿真
• 4.1 引言
• 4.2 仿真系统描述
• 4.3 小干扰稳定分析
• 4.4 系统模型的降阶
• 4.5 控制器参数优化
• 4.6 控制器效果仿真
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢