psasp7.0 能获得广域测量数据吗

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基于广域测量的低频振荡分析方法与技术
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[精品]基于广域测量信息在线辨识低频振荡
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官方公共微信2009年6月 第24卷第6期电工技术学报TRANSACTl0NS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETYV01.24 Jun.NO.6 2009采用时滞广域测量信号的区间 低频振荡阻尼控制器设计戚军 江全元 曹一家杭州3
10027)(浙江大学电气工程学院 摘要针对电力系统区间低频振荡问题,基于广域测量系统和柔性交流输电系统技术,提出了一种采用时滞广域测量信号的电力系统阻尼控制器设计方法。该方法结合时滞依赖状态反馈鲁 棒控制和状态观测理论,实现了广域电力系统的时滞输出反馈鲁棒控制。以四机两区域电力系统 为例,设计了晶闸管可控串联补偿(TCSC)附加阻尼控制器。小信号分析和时域仿真结果都表明: 所设计的控制器能显著抑制区间低频振荡,并且具有时滞不敏感性和运行条件鲁棒性。 关键词:低频振荡 广域测量系统 时滞FACTS鲁棒控制状态观测器中图分类号:TM712;TM761 Design of Damping Controller for Inter-Area Low-Frequency Oscillation Using Time??Delay Wide-Area MeasurementsaiJunJiang Quanyuan HangzhouCao Yijia 310027 China)(Zhejiang UniversityAbstract strategy for For inter-area low―frequency system dampingoscillation(IALFO)in power system,a novel designtime?-delay wide?-area AC measurements ispoweroncontroller employingproposed basedwide―area measurement system(WAMS)and flexibletransmission systemstate(FACTS)technology.Combining theories of delay-dependent state-feedback robust control andobserver,time-delay output feedback robust four―machinetwo―areacontrol is realized for wide―area power system.Take example,an additive dampingpower systemasancontroller(ADC)forand time―domainmyristor-controUed seriescapacitor(TCSC)is designed.Smallcansignal analysissimulation demonstrate that this controllerinhibit IALFO evidently.Meanwhile,it is insensitive totime delay and robust to operating conditions. Keywords:Low―frequency oscillation,WAMS,time delay,FACTS,robust control,state observer1引言随着全国大区电网的互联,区域间低频振荡成定器(Power System Stabilizer.PSS)。数量如此之。多的PSS同时投入运行,无论是前期的设计、安装 和调试,还是投入运行以后的协调、参数调整等, 都是一项艰巨且复杂的任务。当前,广域测量和柔 性交流输电技术正在不断发展与普及,不少专家学 者提出利用广域测量信号和柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System,FACTS)来控为限制电网传输能力的瓶颈,而现有分散的阻尼控 制器并不能很好地解决这一问题。传统控制器一般 都采用本地测量信号,因此为了解决区间低频振荡 问题,往往需要在很多发电机组上安装电力系统稳制区域间的低频振荡[1-41,以简化系统控制结构、提国家自然科学基金资助项目(50507018);教育部科学技术研究重 大项目(305008)。 收稿日期2008一01.17 改稿日期2008.04.29高系统的稳定可靠性。广域测量信号的引入使电力 系统成为一个时滞系统,时滞对系统稳定具有重要 影响【5‘6】,如果控制器设计过程中忽略了时滞,那么万方数据 第24卷第6期戚军等采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计155当时滞较大时,控制效果将会急剧恶化乃至引起系统失稳‘71。种振荡乃至失去稳定。电力系统分析中,通常采用 阻尼值来表征系统的振荡特性。区间低频振荡鲁棒 阻尼控制器的设计目标是:在不明显减小局部振荡 模式的阻尼值的前提下,尽可能增大区间低频振荡 模式的阻尼值,抑制系统在不同运行点出现的区间 低频振荡。 实际电力系统规模很大,并且安装有各类控制 调节装置,如电力系统稳定器、FACTS装置、自动 发电控制等,因此系统模型的阶数非常高。为了加 快计算速度,避免出现“维数灾”,必须进行模型降 阶,即将高阶电力系统模型降为低阶模型。目前常 见的降阶算法有可控可观性均衡算法、Hankel算 法、Schur算法、平衡随机截断算法、平衡正规互 质因式算法等。本文将采用可控可观性均衡算法, 并加强降阶系统在低频段与全阶系统的一致性f141。 降阶系统仍然具有式(1)所示的形式。3基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality, LMI)的时滞鲁棒控制是近年来时滞控制领域的研 究热点【8。9】,它将时滞影响与鲁棒性能统一为带LMI 约束的最优控制问题。这种控制理论在电力系统时 滞控制领域已有研究,文献[10l设计了时滞全状态 反馈鲁棒控制器,文献【11.12】依靠智能寻优算法求 解非线性矩阵不等式约束,设计出了输出反馈控制 器。然而,实际电力系统不能提供所有状态的测量 值,可测输出量远少于状态量,真正具有工程应用 前景的控制器应该采用输出反馈控制策略。线性矩 阵不等式可以用内点法[131有效求解,求解速度和精 度总体上都优于智能寻优算法,如果能将非线性矩 阵不等式约束转化为线性矩阵不等式约束,那么控 制器的设计将会更加简单可靠。 针对采用时滞广域测量信号反馈控制的多机电 力系统,本文结合状态观测器和时滞依赖状态反馈鲁棒控制方法,提出了一种求解方便的区间低频振时滞输出反馈控制器设计方法对于式(1)所示的时滞线性系统,定义亨=的荡阻尼控制器设计方法,并为四机两区域系统设计 了晶闸管控制串联补偿(ThyristorControlled Seriesmax(r)。设计如下的时滞状态反馈控制器K的增益矩阵K u(t―f)=gx(t―f)(2)Capacitor,TCSC)附加阻尼控制器,最后通过小信号分析和时域仿真来验证控制效果。那么闭环时滞系统为2时滞电力系统模型采用时滞广域测量信号反馈控制的时滞电力系 统结构框图如图l所示。G(s)为电力系统模型,F(s)I莺(f)=Ax(t)+BKx(t--'C)+Ew(t)I y(t)=Cx(t)+DKx(t―f),。定理【l 5】:对于系统(3),指定亍>0和7>0,如果存在对称矩阵Y>0,M>0,W>0,R>O以及矩阵L,Ⅳ满足 E艿,AT 渺q枣术为需要设计的区间低频振荡阻尼控制器,e-S功时滞环节,f为广域测量信号的时滞,Y为可测输出信号, yd为时滞输出信号,距为控制信号,W为外部扰动。YCT0军CBr亡D1’0 0 一f <0 (4)一严J亍层T木木一歹R木誊%音F。+木枣图1Fig.1时滞电力系统模型modelⅣ、.Time-delay power systemYR―y JI≥0(5)电力系统模型G(s)采用线性化状态空间模型:fjO)=ax(t)+Bu(t―f)+Ew(t)Iy(f)=Cx(t)十Du(t-r),.、式中 墨l=AY+YAT+:FM+Ⅳ+ⅣT+w 蜀2=BL―N 当K=LY-1时,在零初始条件下、对于任意时滞 彳∈【O,矿】和w∈L2(其中L2表示Lebesgue空间), 都能够确保日一扰动抑制度y,up式中,工为系统的状态矢量,y为可测输出矢量,即 为控制矢量,W为外部扰动矢量,A、曰、C、D、E 为相应的系数矩阵。状态空间模型描述了系统在运 行点的特性,当系数矩阵A的部分特征根非常接近 虚轴,或者进入右半复平面时,电力系统会出现各Ilyll屹≤riM也。万方数据 156电工技术学报2009年6月式(5)中包含非线性项YR~Y,采用锥形互补 线性化算法‘161,可将其转化为一组线性矩阵不等 式。当设定最大延时于和扰动抑制度y后,状态反 馈控制器K可以应用Matlab线性矩阵不等式工具箱求解。第2步:将降阶系统写成如式(3)所示的时滞 状态反馈线性时不变动态系统,利用LMI工具箱设 计状态反馈控制器K。 第3步:设计状态观测器D(s)。 第4步:根据式(8),形成时滞输出反馈控制 器F(s),并适当降阶以简化软硬件实现。 上述基于状态空间模型的控制器设计方法适用 于所有采用时滞输出反馈控制的多输入多输出系 统,而且允许输出反馈信号的时滞在最大时滞约束下随意变化。 4由于实际电力系统只能提供部分状态变量的测 量值,因此尚需状态观测器来辅助时滞状态反馈控 制,实现系统的町测输出反馈控制。本文采用传统 可靠的极点配置法设计状态观测器【l41。状态反馈鲁棒控制器削减了外部扰动’.,对系统输出Y的影响,所以在状态观测器设计过程中忽略W。状态观测器以J,和H为输入,使输出i满足lim 27(t)=lim x(t1t-.÷oo区间低频振荡阻尼控制四机两区域系统(Two―Area Four.Machine(6),―}∞Power System,2A4MPS)是Ontario Hydro为了研究全维状态观测器D(5)的状态空间方程为i(t)=(A―HC)jc(t)+(曰-HD)u(t)+Hy(t) (7)区间低频振荡的基本特征而构建的【171。如图3所示 系统中的四台发电机分两组分别位于区域1和区域 2,两个区域通过双回路长联络线连接,联络线L, 上安装一台补偿度为18%的TCSC,其补偿度在 【9%,27%1之间可调。两个负荷分别位于联络线的 两端,通过调节负荷大小可以改变联络线的传输功 率,正常运行时联络线传输有功功率PI.为400MW、 从区域1流向区域2。系统振荡模式的小信号分析结果见表1,区域1和区域2之间存在的欠阻尼区式中,日为状态观测器的反馈增益矩阵。若系统完 全能观,则可以由上述状态观测器重构其全部状态, 反馈增益矩阵日由配置极点决定。广域测量系统拓 宽了控制信号的选择范围,通过合理选择系统可测 输出量,降阶系统町以实现完全可观。间低频振荡(模式I)是系统的主导振荡模式。图2时滞输出反馈控制结构图Fig.2 Configuration of time―delay output feedback control式(2)的时滞依赖状态反馈鲁棒控制器K和G2Gd、―――――――――v―――――――――/式(7)的状态观测器D(s)共同组成了图1中的时、――――――――――v――――――――√区域1滞依赖输出反馈鲁棒控制器F(s),其具体结构呈现 于图2中的点划线框内。式(8)为时滞输出反馈鲁 棒控制器F(s)的状态空间表达式,z。为状态矢量。区域2图3Fig.3四机两区域电力系统’Two?area four―machine power systemj量c。A工c+峨y【U=CcXe+Dcy式中 A。=A―HC+(B―HD)K,反=日, C。=K,坟=0。 综上所述,控制器的设计流程大致如下:(8)表1Tab.I四机两区域系统的振荡模式Oscillation modes of2A4MPS第1步:形成电力系统状态空间表达式如式 (1),进行系统降阶并检验降阶系统的可观性,如 果不满足完全可观条件,重新选择町测输出信号或 者调整降阶系统的阶数。4.1时滞TCSC附加阻尼控制器设计 串联补偿能直接改变线路的等效阻抗,从而调万方数据 第24卷第6期戚军等采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计157节电流分布,对电压和潮流的控制能力强。因此引 入反映区间低频振荡的区域间相对功角和相对角频 率信号,设计TCSC附加阻尼控制器(AdditiveDamping Controller,ADC)以阻尼区间低频振荡。无论是系统模型降阶还是控制器模型降阶,对扰动 抑制度的影响都是可以容忍的。从控制器设计需要出发,电力系统的输入信号取 TCSC阻抗的变化量AX.。,输出信号取区域间相对功角△卿相对角频率Aco信号,即Y=(△五A动,u=(AXtc。。)。本文发电机取5阶模型,励磁系统取2阶高增 益快速静止励磁模型,并设G,为功角参考机组,因 此系统状态空间模型共为27阶。图4为降阶系统模 型与全阶系统模型的奇异值盯的频率响应曲线比 较,对于电力系统工作频率(60Hz)而言,7阶系 统已经能够很好地拟合全阶系统了。f/(rad?S_1)图5扰动抑制度的频率响应曲线Fig.5 Frequency responses of disturbance attenuation level4.2系统分析与仿真验证 安装ADC后,不同延时下各种振荡模式的阻 尼值列见表2,并与表1作比较。当延时小于最大 时滞0.3s时,系统具有足够的区间低频振荡(模式 1)阻尼能力。机组间低频振荡(模式2和模式3) 的阻尼值几乎没有改变,表明控制器不影响机组间 低频振荡模式。表2 图4全阶与降阶系统模型的频率响应曲线Fig.4 Frequency responses of the full and reduced model Tab.2不同延时下的系统阻尼值System damping ratios under different delays采用光纤数字通信系统,广域测量信号的延时 一般可以控制在100~300mstll】,因此最大延时取 0.3s。此外,扰动衰减水平取20.O,设计得到如式 (8)所示的时滞输出反馈控制器(7阶),然后将 其降阶为4阶控制器,降阶后控制器的系数矩阵为_o.13 0.62 --0.62 -0.07 -0.05 0.18 22.22 -13.91 -4.56 17.88 0.05 O.05 -0.29 5.97 0.22 0.18 -5.97 -7.09下面通过系统非线性仿真来验证控制器的区间 低频振荡阻尼控制能力。0.1s时,G。增加出力 0.3(pu),而G2减少出力0.3(pu),联络线传输功率 PL维持在400MW左右。由图6可以看出,当不采 取控制措施时,PL会出现大幅度、长时间波动,lOs 内衰减幅度不足一半;安装ADC后,反馈信号延 时小于0.3s的情况下,PL的振荡得到了快速有效的抑制。A=I0.05 -0.22 7-4).00 -0.05E=0.32 O.30系统运行过程中,随着两区域用电需求量的变 化,联络线的功率将会发生变化。假设输出反馈控4.58 17.88),Dc=(0.21 0.91)。e=(屯2.22-13.91制信号延时为0.2s,PL分别取400MW、300MW、 200MW和100MW,施加上述扰动于四机两区域系 统。安装ADC后系统振荡曲线如图7所示:不同检验未降阶原系统模型中加入原控制器和降阶 控制器后,闭环系统的扰动抑制能力如图5所示,万方数据 158电工技术学报2009年6月联络线传输功率情况下,PL的振荡都能够迅速平息。阻尼控制器(Non―DelayAdditive Damping Control,NDADC)。如果反馈信号不存在时滞,NDADC具 有非常优异的阻尼效果,然而,随着反馈信号延时 的增大,其控制效果将会减弱乃至恶化。图8为0.35s 延时下联络线有功功率PI,的仿真曲线,显然 NDADC已经失去阻尼能力了,如果时滞增大为 0.4s,功率曲线将趋于发散;与之对比,0.35s延时下ADC依然具有良好的阻尼效果。由此可见,如果控制器采用时滞广域测量信号反馈控制,设计过 程中必须考虑信号延时的影响。图6不同延时下的振荡曲线Fig.6 Oscillationcurves5结论针对广域电力系统区间低频振荡问题,本文建under different delays立了采用时滞广域测量信号反馈控制的时滞电力系 统模型,并结合时滞依赖状态反馈鲁棒控制理论和兮 e状态观测器原理,提出了一种快速有效的区间低频 振荡阻尼控制器设计方法。根据该设计方法,为四 机两区域电力系统设计了采用时滞广域测量信号反 馈控制的TCSC附加阻尼控制器。小信号分析和仿 真试验表明:当实际信号延时小于最大时滞时,控 制器都能有效抑制区间低频振荡,时滞变化对控制d图7Fig.7不同潮流水平下的联络线有功功率振荡曲线Oscillationcalves性能影响较小;控制器对不同潮流水平都具有良好 的阻尼效果。这种基于状态空间模型的控制器设计 方法可以进一步推广至各类采用时滞广域测量信号 的电力系统控制器设计。 参考文献【l】of active power in tie lineatdifferent power―flow levels由于第3节中的时滞依赖状态反馈控制增益矩 阵量是利用Lyapunov―Krasovskii函数推导的【I 5I,因 此据此设计的时滞输出反馈控制器会有一定程度的 保守性。从表2中可以看到,当实际延时(0.4s) 大于设计最大时滞(0.3s)时,模式1的阻尼仍然 大于表1中的阻尼值。事实上非线性仿真也显示: 控制信号延时为0.35s时,ADC仍然具有明显的阻尼效果,如图8所示。常勇,徐政.SVC广域辅助控制阻尼区域问低频振 荡【J】.电工技术学报,2006,21(12):40.46.Chang Yong,Xu troller based ofonZheng.SVCareasupplementarytocon?widesignalsenhance damping Chinainter―areaoscillation[J].Transactions of Society,2006,21(12):40―46.Electrotechnical【2】Balarko Chaudhuri,Bikash C Pal.Robust damping ofmultiple swing modes employing global stabilizingsignals withaTCSC[J].IEEE TransactionsonPowerSystems,2004,19(1):499―506. [31Chen He,Guo dampingZhizhong.LMI?based wide―area robustTransmission and andcontrol[C].IEEE/PESConference andDistributionExhibition:Asia图8Fig.80.35s延时下的联络线有功功率曲线对比【4】Pacific,Dalian,China,2005:1-6.‘ Balarko Chaudhuri,Bikash C Pal,Argyrios C Zolotas,etComparison of active power in tie line with delay 0.35s如果控制器设计过程中不考虑时滞影响,采用 文献[18】中的日。和极点配置方法设计无时滞附加a1.Mixed?sensitivity systemapproachto日一control ofpoweroscillations employing multiple FACTS万方数据 第24卷第6期戚军等采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计159devices[J].IEEETransactionsonPowerSystems,feedbacksignals’timedelays[J].Proceedings of the2003,18(3):1 149―1 156. 【5】CSEE,2006,26(7):82.88.贾宏杰,陈建华,余晓丹.时滞环节对电力系统小 扰动稳定性的影响【J】.电力系统自动化,2006,30(5):5-8.Jia【12】常勇,徐政.考虑多机系统广域信号时滞影响的直 流附加控制器设计【J】.电工技术学报,2007,22(5):134―139.Hongjie,ChenonJianhua,YuXiaodan.ImpactofChang Yong,XuZheng.Design of HVDCsupple― intime delaypowersystem small signal analysis[J].mentarycontroller considering signal time―delayAutomation of Electric Power Systems,2006,30(5):5.8.multi―machine system[J].Transactions of China Elec.trotechnicalSociety,2007,22(5):1 34―1 39.【6】WuHongxia,Konstantinos S Tsakalis,GeraldtoThomas【13】俞立.鲁棒控制一线性矩阵不等式处理方法【M】.北 京:清华大学出版社。2002. 【14】刘叔军,盖晓华,樊京,等.Matlab 7.0控制系统应 用与实例【MJ.北京:机械工业出版社,2006.【151Palhares RHeydt.Evaluation of time delay effects power system stabilizeronwide?areadesign[J].IEEE TransactionsPower Systems,2004,19(4):1935―1941.【7】江全元,白碧蓉,邹振宇,等.计及广域测量系统 时滞影响的TCSC控制器设计【J】.电力系统自动化,2004,28(20):21―25.JiangM,Campos C D.Delay-dependent robust linear systems with lumpedonH*control of uncertaindelays[J].1EE Proceedings 152(1):27-33.Control Theory,2005,Quanyuan,Bai Birong,Zou Zhenyu,et a1.TCSCdesign in consideration ofcontroller wide―areatime delay inof【16】E1 Ghaoui L,Oustry F,Ait Rami M.A mentaritylinearizationconecomple―outputmeasuringsystem[J].AutomationalgorithmforstaticElectdc Power Systems,2004,28(20):21―25.feedback and relatedproblems[J].IEEE Transactions【8】Silviu―lulian Niculescu,Keqin Gu.Advances in delaytime―onAutomation Control,1997,42(8):1171-1176.systems[M].Berlin:Springer―Verlag,2004.【17】Kundur P.电力系统稳定与控制IM】.北京:中国电【9】苏宏业,褚健,等.不确定时滞系统的鲁棒控制理 论【M】.北京:科学出版社,2007.力出版社,2001.【18】Mahmoud Cllilali,Pascal Gahinet.H。designpole IEEE with【10】ZribiM,Mahmoud MS,Karkoub M,et a1.H。 systems[J].andplacementconstraints:anonLMIapproach[J].controllers for linearised time-delay power 1EE ProceedingsonTransactionsAutomatic Control,1 996,4l(3):Generation,Transmission358.367.Distribution,2000,147(5):40l一408. [1 1】江全元,张鹏翔,曹一家.计及反馈信号时滞影响 作者简介 戚 军 女,1981年生,博士研究生,主要研究方向为基于广域的广域FACTS阻尼控制[J】.中国电机工程学报,2006,26(7):82―88.测量系统的电力系统分析与控制。Pengxiang,CaoJiang Quanyuan,Zhangarea FACTSYijia.Wide―of江全元男,1975年生,博士,副教授,主要研究方向为电力系damping control inconsideration统稳定与控制。万方数据 采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 戚军, 江全元, 曹一家, Qi Jun, Jiang Quanyuan, Cao Yijia 浙江大学电气工程学院,杭州,310027 电工技术学报 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY ) 0次相似文献(10条) 1.期刊论文 杨培宏.刘达.YANG Pei-hong.LIU Da 基于广域测量系统的电力系统稳定器配置方案 -陕西电力 )近年来,电力系统低频振荡问题已成为制约远距离传输容量的最主要因素之一.电力系统稳定器(PSS)是抑制低频振荡的最有效措施,电力系统稳定器 的配置方案成为研究的焦点.提出一种prony方法来研究PSS的配置,prony方法的输入信号是基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS).仿真算例表明 ,该算法能够在线辨识低频振荡模式,并且根据辨识结果配置的PSS能够有效地抑制低频振荡.2.期刊论文 刘隽.李兴源.邹全平.陈树恒.何朝荣.LIU Jun.LI Xing-yuan.ZOU Quan-ping.CHEN Shu-heng.HE Chao-rong 互联电网低频振荡的相关问题及研究 -继电器)综述了电力系统低频振荡发生的机理、分析方法、抑制措施及存在的相关问题;并提出建立基于广域测量系统(WAMS)的实时低频振荡监控系统,将频 域分析法与Prony辨识法结合起来,在线分析系统的振荡模态;并首次提出将模态级数法用于互联电网&超低频振荡&的机理分析.3.会议论文 张涛.徐攀腾.蔡国伟 基于广域测量信息的低频振荡模态分析 2007在线的振荡特性分析是实现电力系统低频振荡在线监视以及广域阻尼控制的重要理论基础。基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS)的发展和 应用为在线分析低频振荡模式和模态乃至控制提供了新契机。文章首先分析现有的低频振荡模态分析方法,指出这些方法不能用于在线的低频振荡分析 。然后提出基于广域测量系统的Prony分析算法。Prony方法可以从实时的低频振荡信号中准确地提取动态振荡特性,从而进一步揭示振荡模式与状态量 之间的相互关系。因此,该方法可以用于低频振荡的在线分析和控制,仿真结果表明该方法的有效性。4.学位论文 卢香平 基于广域测量的低频振荡分析与研究 2006全国电网的互联使区域间的低频振荡成为威胁系统稳定的关键因素之一,而基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS)的发展和应用为抑制和控 制低频振荡提供了契机。在广泛阅读国内外大量关于低频振荡、广域测量系统及相关方面的参考文献,及在现有的研究基础上,做了如下的研究工作: 1、在阐述低频振荡基本原理的基础上,列举和分析了目前研究低频振荡的基本方法,指出了各自存在的不足。随着广域测量系统的建立,对全网进 行实时监测成为可能,这为用Prony方法在线分析系统的低频振荡提供了契机,因此,本文阐述了Prony算法的数学描述和特点。 2、本文对基于GPS的广域测量系统做了简要介绍,并将广域测量系统和Prony方法相结合对低频振荡现象进行分析。用Prony方法分析广域测量系统 采集的实时数据,从而识别电力系统区间振荡的主导模式。 3、针对人们普遍认为电力系统总阻尼是系统状态矩阵的迹也就是系统状态矩阵所有特征值之和,提出了主导阻尼的概念:在广域测量系统中,当系 统发生低频振荡时,从实时数据中辨识出系统低频振荡的主导振荡模式和振荡矢量,计算出主导振荡模式对应的阻尼,则系统的主导阻尼就为系统主导 振荡模式对应的阻尼的平均值。该概念的提出既是本文的创新点同时也是本文的精髓。该概念的提出有助于在工程实际中应用广域测量系统采集的实时 数据进行在线分析和控制系统发生的低频振荡。 4、本文应用PSASP综合程序和MATLAB工具进行仿真计算系统的总阻尼,从而验证主导阻尼的概念。5.期刊论文 陈晓明.Chen Xiaoming 基于广域测量系统的电力系统低频振荡分析及抑制综述 -现代电力)随着电力工业的迅猛发展,电力系统的规模越来越大,在获得更高的可靠性和经济性的同时,大型互联电力系统的低频振荡严重危及了系统的安全运行 .而基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS)的发展和应用为在线分析区间低频振荡模式乃至控制提供了新契机.简要介绍了电力系统广域测量系统 的特点,低频振荡的产生机理以及基于WAMS的低频振荡在线分析和抑制方法,并指出了未来的研究发展方向,构建基于WAMS 技术的大规模互联电力系统的 广域安全监测及控制系统将是很有意义的研究方向.6.期刊论文 杨培宏.冯义.张遇杰.YANG Pei-hong.FENG Yi.ZHANG Yu-jie 基于广域测量系统的电力系统低频振荡 抑制方法 -陕西电力)随着电网互联规模的不断扩大,区域问的低频振荡成为威胁电力系统稳定运行的关键因素之一,而基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS)的发 展和应用为在线辨识区间低频振荡模式成为可能.因而,研究区间低频振荡在线辨识算法已成为广域阻尼控制的理论依据.提出了一种改进的prony算法来 在线辨识低频振荡模式,8机36节点仿真算例表明,该算法能够实现在线低频振荡模式辨识,根据辨识的结果配置PSS参数能够有效地抑制低频振荡.7.期刊论文 肖晋宇.谢小荣.胡志祥.韩英铎 电力系统低频振荡在线辨识的改进Prony算法 -清华大学学报(自然科 学版))研究在线的振荡特征辨识算法是实现电力系统低频振荡在线监视以及广域阻尼控制的重要理论基础.广域测量系统的发展和应用使得低频振荡的在线 辨识成为可能.该文提出了一种用于在线分析电力系统低频振荡的改进Prony算法,该算法针对输入信号的实际阶数和线性预测参数的估计进行了综合改进 .经过算法时间复杂度的分析,证明改进算法提高了计算速度.计算机仿真和动模实验结果表明,改进算法能够得到更符合系统实际阶数的降阶模型,分析计 算占空比小于4%, 满足在线低频振荡辨识和系统振荡特性分析的需要.8.学位论文 常勇 基于广域测量系统的电力系统阻尼控制与监视研究 2007随着“全国联网、西电东送”战略的进一步实施,不远的将来我国将形成全国性的交直流混合电网。随着跨区输送功率的不断增大,一些重大技术 问题开始暴露出来,其中低频振荡成为限制交换功率的瓶颈之一。科学技术的发展将广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)等新技术、 新装备引入到电力生产过程中,给电力系统安全稳定控制的发展带来了新的契机。在这样的工程背景下本文从电力系统低频振荡的广域控制和广域监视 两个方面入手进行研究。 首先,提出了扩展留数比的概念,选择广域信号或者是广域信号间的最佳组合作为低频振荡阻尼控制器的输入。从系统的可控性和可观性分析出发 推导了扩展留数比的定义:提出了基于测试信号法的广域信号扩展留数的计算方法;在计算了不同工况下的扩展留数后选取一个基准状态并相对它求出 其余工况下的扩展留数比,据此进行反馈信号比较选择。 其次,探讨了基于SVC和广域反馈信号阻尼区域间低频振荡的控制器设计方法。分析了SVC提供系统阻尼的原理;基于扩展留数比选择最佳广域反馈 信号;采用极点配置的方法选择广域阻尼控制器的时间常数及放大倍数;基于四机两区域系统和新英格兰10机39节点系统验证了SVC广域阻尼控制器的有 效性。 第三,讨论了利用柔性直流输电系统(VSC-HVDC)附加功率控制设计广域阻尼控制器的可行性。在研究了交直流电力系统机电暂态仿真中的柔性直流 输电系统模型的适用性后,基于扩展留数比选择最佳广域反馈信号。研究发现互相振荡的两区域中,机组间的转速差是理想的反馈信号。采用极点配置 的方法选择广域阻尼控制器的时间常数及放大倍数,借助四机两区域系统验证了广域阻尼控制器的有效性。 第四,尝试利用高压直流输电系统结合滑模控制和模糊控制理论设计了广域阻尼控制器。广域测量系统提供的数据实时计算确定滑模控制的切换面 ;在此基础上形成一个基于模糊规则的广域阻尼控制器;通过在四机两区域系统上的数值仿真验证了该控制器的有效性。 第五,引用时滞稳定性定理设计了电力系统广域时滞稳定控制器。将待研系统线性化获得描述系统动态的状态方程。为了方便设计,对该高阶系统 进行降阶处理,然后通过LMI设计方法获得反馈控制器参数,时域仿真和小扰动分析均证明了该控制器可以在干扰和时滞并存的情况下阻尼区域间低频振 荡。 最后,从工程应用的全局出发探讨了以广域测量为基础的低频振荡监测和控制中心架构,提出了综合利用ESPRIT方法和Prony方法实现在线辨识低频 振荡的系统算法。提出一种自适应定阶方法以期获得辨识精度和辨识速度的最优解决方案,利用测试系统故障后扰动曲线的辨识验证了算法的有效性。9.会议论文 黄冉.李晓明 基于WAMS的低频振荡模式分析法的研究综述 2008现代电力系统中,低频振荡问题是影响系统稳定的重要因素。随着电网规模的不断扩大,需要获得广域同步信息才能分析和控制电网的振荡特性 ,而广域测量系统(WAMS)可以实时监测及记录振荡信息,真实的反映系统动态,结合现有的信号分析方法进行改进可以更好的研究低频振荡问题。文章 综述了WAMS在低频振荡分析中的应用以及四种对实测振荡信号进行模式分析的方法,阐明了各自的优缺点以及在研究中的发展,为今后研究低频振荡问 题提供了一种新的行之有效的方法。10.会议论文 韩英铎.李立.吴超.陆超 广域测量系统及其在电力系统稳定控制中的应用 2007近年随着电网规模扩大、区域系统互联等,导致传统的电力系统稳定问题表现为新的形式,例如,如何持久有效地抑制区间低频振荡等。现有方法难以 解决新的问题,而同步相量测量技术的发展及广域测量系统(WAMS)的建设为此提供了新的手段。本文重点结合实际系统应用说明了WAMS发展现状及其在电 力系统保护与稳定控制中的应用实例。首先,介绍了PMU及WAMS的基本原理与历史发展过程;其次,在详细说明美国与中国WAMS发展现状的基础上,概述了各 主要WAMS的规模和PMU的性能水平等;再进一步,根据WAMS在电力系统稳定控制中的应用的不同类型,分别从非连续控制及连续反馈控制两个方面介绍了相 关的实际方案。本文链接:.cn/Periodical_dgjsxb.aspx 授权使用:王肖立(wfnjnr),授权号:bb239adb-8a-9dce01430dc9 下载时间:日
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