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基于WAMS的电力系统低频振荡广域控制研究

郭瑞兴  
【摘要】:随着电网互联,为了进一步优化能源结构,提高电网经济运行水平,区域间大规模功率传输是必然趋势。随着互联电网结构越来越复杂以及新能源的加入,系统实际运行工况的随机性和波动性也更加明显,电力系统低频振荡的问题也越来越突出。为了系统安全稳定运行,研究低频振荡控制措施具有重要理论研究意义和工程应用价值。广域测量系统的出现为解决低频振荡问题提供了新的研究方向,本文基于广域测量系统对低频振荡抑制问题进行了研究。主要研究内容如下:(1)在考虑电网随机性的情况下,研究广域PSS的在线调整。分别分析了PID控制和模糊控制各自的特点,结合广域PSS的结构特性,通过模糊PID控制对PSS输入信号进行在线修正处理;根据PID控制的特点制定相应的模糊控制规则,应对系统运行方式的随机性,达到在线抑制低频振荡的效果。(2)研究计及随机性的多广域PSS在线协调设计。基于模态选择分析法对高阶系统状态方程进行模型降阶,保留与低频振荡相关的状态变量,减小了状态方程阶数;通过区域极点配置法将系统闭环特征根转移到给定的垂直带状区域,并将其转化为优化问题求解,从而实现多广域PSS参数在线协调设计。(3)研究储能装置附加阻尼控制器设计以抑制低频振荡。论文基于模态理论分析了储能抑制低频振荡的机理;然后在复杂网络中,建立了储能附加阻尼控制器的模型,采用留数法选择控制器的反馈信号,并给出了基于相位补偿法的附加阻尼控制器参数的设计方法。(4)在低频振荡已经发生场景下,研究考虑小扰动稳定性的紧急控制策略。在概率特征根的基础上提出了阻尼比灵敏度指标,通过半不变量法计算阻尼比的概率分布,根据给定的阻尼比系数,确定具体的控制措施,包括调整发电机出力和负荷,以在线抑制低频振荡。


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