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自抗扰控制技术及其在抑制电力系统低频振荡中的应用

武昊  
【摘要】:低频振荡是影响电力系统稳定运行的一个严重的不可忽略的问题。目前工程上大多采用加装电力系统稳定器的方法,用于发电机励磁控制系统中,通过增加系统阻尼的方式,达到抑制低频振荡的目的。但在大规模互联电力系统中,该方法并不能完全抑制低频振荡的发生,所以,针对大规模互联电力系统的低频振荡问题进行研究并设计能够有效解决低频振荡问题的控制方案是十分必要的。线性自抗扰控制器(LADRC)具有不依赖于系统模型、结构简单和抗干扰能力强的特性,但仅用模型的相对阶与增益信息得到的控制器在复杂系统的控制效果上,不是很理想。所以,本文针对发电机快速励磁系统引发的低频振荡问题,在已知系统具体数学模型的基础上,考虑采用被控对象更多的信息,设计改进的LADRC控制策略,即广义自抗扰控制器(GADRC),提出实际可行的抑制电力系统低频振荡的控制方案,并进行仿真分析。主要研究内容如下:1)提出采用GADRC策略,在已知对象信息更多的情况下,将GADRC策略用于低频振荡的抑制过程中,与传统的PSS型控制效果进行对比,验证GADRC在抑制电力系统低频振荡方面的优越性,仿真结果表明,GADRC在抑制电力系统低频振荡的性能方面明显优于传统的PSS控制策略,速度快、稳定性高,变工况条件下具有很强的适应能力。2)针对互联电力系统对象模型结构复杂、耦合严重问题,导致励磁控制系统抑制低频振荡的能力减弱,采用分散GADRC策略,将其应用到多机互联系统中,以Kundur提出的经典四机两区域为例,分别采用分散GADRC策略、内模控制整定的PSS策略和传统的PSS策略进行附加励磁控制,三种方案进行仿真对比。仿真研究结果表明:针刘对互联电力系统的低频振荡抑制问题,本文提出的GADRC控制方案具有更好的抗干扰能力,不管是小信号扰动还是大信号故障扰动,在抑制低频振荡层面,GADRC都表现出了较好的控制性能,效果明显优于其他两种方案。


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