含F(xiàn)ACTS的電力系統(tǒng)無源控制方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模和互聯(lián)程度的不斷擴大、提高，以及運行方式的愈加多樣性，使電力系統(tǒng)的運行和控制變得日益復雜。靈活交流輸電技術(FACTS)的出現(xiàn)為電力系統(tǒng)的靈活運行提供了有效的手段，能夠大幅度提高線路的功率傳輸水平，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但隨著電力系統(tǒng)中安裝的FACTS裝置日漸增多，同時也對系統(tǒng)的運行提出了新的要求。研究FACTS的控制策略，F(xiàn)ACTS裝置與電網(wǎng)其他裝置間的協(xié)調控制，以及多個FACTS裝置間的協(xié)調控制問題，以

2、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，具有重要的實際意義。
　　以非線性微分-代數(shù)方程描述的電力系統(tǒng)模型能夠將多種電力裝置模型結合起來，便于研究裝置間的協(xié)調控制。因此，對非線性微分-代數(shù)方程的穩(wěn)定控制策略研究具有理論意義和實用價值。以非線性微分-代數(shù)方程Hamiltonian系統(tǒng)為代表的無源控制方法正日益受到研究者的關注。如何將無源控制方法與其他控制策略相結合，使其在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和鎮(zhèn)定控制等方面更加有效，并應用于電力系統(tǒng)的控制仍是當前受重視的

3、研究課題。本文圍繞這一課題，所取得的主要研究成果如下:
　　1、在對已有的常微分方程Hamiltonian系統(tǒng)理論進行總結的基礎上，考慮到以非線性微分-代數(shù)方程描述的電力系統(tǒng)模型特點，提出了一種更廣義的非線性微分-代數(shù)方程Hamiltonian系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的實現(xiàn)條件、Hamiltonian函數(shù)的構造方法，以及鎮(zhèn)定控制器的設計策略?？紤]到系統(tǒng)受外界干擾及可能存在的不確定性，研究了該系統(tǒng)的H∞控制問題，并設計了相應的鎮(zhèn)定控制器，使

4、系統(tǒng)保持漸近穩(wěn)定且具有良好的魯棒性。結合能量整形方法和自適應控制方法，分析了所提出的非線性微分-代數(shù)方程Hamiltonian系統(tǒng)的自適應h∞控制的實現(xiàn)條件，給出了反饋鎮(zhèn)定控制器的設計方法，以保證閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性，并提高其動態(tài)性能。
　　2、在以非線性微分-代數(shù)方程描述的結構保持多機電力系統(tǒng)中，應用Hamiltonian系統(tǒng)理論，研究了該系統(tǒng)在計及非線性負荷時的Hamiltonian實現(xiàn)方法以及能量整形控制方法，以及該系統(tǒng)含有

5、并聯(lián)補償型FACTS的非線性控制問題和L2增益干擾抑制控制問題，并分別設計了勵磁和STATCOM的協(xié)調控制器，勵磁和STATCOM在L2增益意義下的協(xié)調控制器。仿真結果驗證了以上所提方法的正確性，以及控制策略的有效性。
　　3、研究了多個并聯(lián)型FACTS的多目標協(xié)調控制問題。針對含有SVC和STATCOM的多機電力系統(tǒng)，在完成該系統(tǒng)的Hamiltonian實現(xiàn)基礎上，用能量整形方法設計了兩者的協(xié)調控制策略，仿真結果表明在不同故障情

6、況下，此控制策略相較于FACTS各自獨立的控制方法，具有更強的電壓支持能力，同時系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定也得到了相應的增強。針對被控系統(tǒng)的內部參數(shù)、外部擾動等存在的不確定性，在L2增益干擾抑制控制基礎上，引入自適應控制方法，設計了STATCOM和SVC能滿足不確定參數(shù)和動態(tài)過程的自適應魯棒控制器。仿真結果表明，在加入了自適應律后，電壓穩(wěn)定性在運行中表現(xiàn)出了更好的魯棒性。
　　4、基于TCSC的功率注入模式建立了適用于Hamiltonian理