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应用H_∞优化方法设计电力系统稳定器

曾宪国  
【摘要】: 电力系统静态稳定是电力系统稳定研究的重要课题之一,用控 制术语而言,也是研究在运行点附近的小信号稳定控制问题。电力 系统中小幅值低频振荡,与电力系统主要设备运行时的机电模式有 关,如果系统在某些运行点的阻尼特性不好,通常会产生长时间的 振荡,低频振荡限制了电力系统的输电能力。长期以来,电力系统 稳定器(PSS)一直被认为是抑制电力系统机电振荡的一种行之有效 方法。本世纪六十年代,应用经典控制理论提出了常规PSS的传统 设计方法,这种设计方法采用传递函数对系统进行描述,用于常规 PSS设计的线性化模型。从控制理论的观点来看,这是一种单输入 单输出(SISO)的反馈型控制模型,PSS安装于发电机端,常规PSS 的输入信号为机组轴转速、交流母线频率或加速功率三种信号中的 一种,其中最广泛使用的输入信号是机组轴转速,PSS的输出作为 一个附加信号施加于机组自动电压调节器的输入端。 实际系统中运行的电力系统稳定器必须在大范围的运行条件下 确保系统的稳定性和鲁棒性,为此,本文应用最近提出的一种PSS 设计的新方法,即Η_∞优化方法进行定结构、定参数的PSS设计。尽 华北电力大学(北京)硕士学位论文 管与自适应控制设计方法相比,*_优化方法陀S设计的参数不随运 行状态而变,但所设计的PSS仍能确保电力系统大范围的稳定性和 鲁棒性。H_优化方法在其它领域中的应用已经展现出其非凡的潜 力,将H_优化方法用于PSS设计也有若丁义章发表,但在文章中也 0 指出了在H_优化设计中,对于至关重要的权重函数的选择仍十分困 难,且无一定规律所循。因此,上述文献所研究的系统仍局限于单 机-无穷大系统或双机系统。 本文针对目前*_优化设计方法用于%S参数设计的不足,主要 做了以下几方面的工作: 门)提出了H_优化方法用于PSS参数设计中对于权重函数 选择的方法; *)将所选择的权重函数用于单机-无穷大系统,验证了其 在系统大范围运行时的稳定性。 3)通过计算典型多机系统各发电机的参与冈数和分析各 发电机与闭环极点的关联特性,碗定了针对件抑制某 一负阻尼或弱阻尼机电振荡模式的PSS最佳女装位 置。 N)根据顺序环路闭合的设计原则,将本文提出的权重函 数选择方法用于多机电力系统稳定器的设计,取得了 满意的阻尼效果。 本文提出了权重函数的选择的一种可行的方法,频域分析和时 域仿真计算均表明,应用本文提出的权重函数选择的方法进行H_优 化方法PSS设计,与经典控制理论PSS参数设计方法相比,具有方 砌汕China University ofElectnc Power Master”s Thesis 3 华北电力大学(北京)硕士学位论文 法简单实用,阻尼效果明显,系统鲁棒稳定性能好等优点。 事实上,每一种设计方法都有其优点和不足,本文研究的目的 在于解决了应用H_优化方法设计PSS的困难,拓展了应用H_优化 方法设计PSS所受到的限制。本文的主要工作是应用H_优化方法进 行PSS设计,所涉及的H_优化方法的理论研究问题、数学推导、证 明和算法等,在本文列出的参考文献中均有详细的阐述。


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