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阻尼功率振荡的SSSC控制策略研究

赵迎春  
【摘要】:随着经济和科技的发展,现代电网的规模越来越大,人们对其可靠性和可控性的要求也越来越高。为了提高电网的安全运行水平、提供良好的电能质量,不但需要电网的合理规划和可靠的电力设备,还需要先进的调节控制手段。近年来,柔性交流输电系统(FlexibleAC Transmission System,FACTS)技术的诞生为解决电网运行和发展中遇到的各种困难提供了有效途径,它使得原本不可控的电网变得容易控制,提高了电力系统运行的灵活性和安全稳定性。 静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator, SSSC)是一种基于电压源逆变器技术的串联型FACTS装置,该装置是通过注入一个可控幅值和相角的电压来等效改变输电线路的有效电抗,起到调节线路输送功率、阻尼系统功率振荡及提高系统运行稳定性等作用。 本文在阐述SSSC的基本结构和工作原理的基础上,建立装有SSSC的单机无穷大系统Phillips-Heffron模型,在此模型基础上,分析SSSC对系统稳定性的影响和阻尼功率振荡的机理。讨论电磁功率对SSSC幅值调制比的偏导值符号,从而得到处于容性模式下的SSSC向系统提供正阻尼力矩,处于感性模式下的SSSC向系统提供负值阻尼力矩,实现抑制线路功率振荡作用。 应用所得的Phillips-Heffron模型指导SSSC控制策略的设计。在建立的装有SSSC的单机无穷大系统数学模型的基础上,运用基于微分几何理论的精确反馈线性化方法设计SSSC非线性最优控制策略。采用精确反馈线性化方法对所建立的数学模型线性化,再应用线性二次型最优控制理论设计SSSC控制策略。为了寻求SSSC的最佳控制策略,在建立的SSSC单机系统数学模型中引入干扰量,应用非线性鲁棒控制理论中的反馈线性化H∞方法设计SSSC控制策略。分析比较两种控制策略,仿真结果表明基于反馈线性化H∞方法所设计的SSSC控制策略能够增加系统阻尼,更有效地抑制系统故障后的功率振荡,提高系统稳定性。


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