电力系统振荡研究进展

电力系统是现代社会的重要基础设施,也是迄今世界上最大最复杂的人造系统之一,其主体是建立在50/60 Hz工频上的自持振荡系统;但电力系统内部机械、电磁或其耦合的多时间尺度动态在特定条件下可能引发工频之外的往复能量交换,即所谓"电力系统振荡",会影响电网正常运行,造成稳定性或电能质量问题,危及设备个体和系统整体的安全性.本文探讨了电力系统振荡的概念和分类,回顾了电力系统振荡(包括低频振荡、汽轮机组次同步谐振和风电次/超同步振荡)的研究历史,并对新一代电力系统在高比例可再生能源和电力电子设备接入背景下面临的宽频带振荡问题进行了评述,展望了其建模、分析与控制研究的新挑战.     

中高压变频装置的状态自适应运行监控系统

为保证6kV/1600kVA变频调速装置的可靠运行,设计了状态自适应的一体化运行监测与控制系统(OMCS),为保证系统的可靠、实时性,硬件系统采用P 700MHz/128MB内存的工控机和A/D转速速率高达800MHz/通道的AI卡,软件系统是基于该文所提出的状态自适应监控逻辑。OMCS的平均监测周期为20ms。试验期间所发生的2次AI卡故障、2次脉冲发生器异常、各保护动作情况及脉冲封锁后并联滤波电容与异步电机的自激等均被OMCS监测到。这些结果表明OMCS对提高变频装置的性能具有重要作用。     

静止同步补偿器无功电流的鲁棒自适应控制

从器件级、装置级和系统级 3个层次讨论电压源型静止同步补偿器 (STATCOM)的数学建模和控制器设计。在装置级层次 ,考虑到关键模型参数——等值电阻未知且系统受不可测量噪声干扰等实际情况 ,提出一种鲁棒型直接自适应控制算法 ,以解决无功电流的追踪控制问题 ;通过构造L yapunov函数并应用相关的稳定性理论严格证明了控制系统的全局稳定性和有界性 ;讨论了控制器设计参数的选择和数字实现问题。数字仿真结果表明 ,所得到的鲁棒自适应无功电流控制器能很好地达到预期控制目标 ,并在追踪能力和鲁棒特性等方面比比例积分 (PI)控制优越     

多模式次同步谐振的产生机理与抑制方法

中国内蒙古上都、托克托电厂输电工程由于采用较高补偿度的固定串联补偿装置,导致出现了次同步谐振(SSR), 并且表现出多个模式同时失稳的特点,威胁机组和电网的安全.该文以上都串补输电系统为研究对象,采用特征值分析方法,分析了上都电厂多模式SSR的产生机理和影响因素;采用遗传-模拟退火算法(GASA)对附加励磁阻尼控制器(SEDC)进行优化设计.特征值分析与PSCAD/EMTDC仿真结果表明该控制器能够有效抑制多模式SSR, 并对电网参数及运行方式变化具备良好的适应能力.     

电力系统低频振荡在线辨识的改进Prony算法

研究在线的振荡特征辨识算法是实现电力系统低频振荡在线监视以及广域阻尼控制的重要理论基础。广域测量系统的发展和应用使得低频振荡的在线辨识成为可能。该文提出了一种用于在线分析电力系统低频振荡的改进Prony算法,该算法针对输入信号的实际阶数和线性预测参数的估计进行了综合改进。经过算法时间复杂度的分析,证明改进算法提高了计算速度。计算机仿真和动模实验结果表明,改进算法能够得到更符合系统实际阶数的降阶模型,分析计算占空比小于4%,满足在线低频振荡辨识和系统振荡特性分析的需要。     

基于DSP实现的特定消谐PWM脉冲发生器

为实现中高压变频装置在风机、水泵等应用场合的调速控制,研制了基于数字信号处理器(DSP)的特定消谐脉冲宽度调制(PWM)的脉冲发生器。该脉冲发生器通过并口接收主控制器指令,根据指令实时查询存储器中的脉冲波形数据并发送PWM脉冲,脉冲经过光耦隔离、脉冲分配后驱动主电路的集成门极换流晶闸管(IGCT)开关器件。介绍了该脉冲发生器的工作原理、硬件构成和实现,给出了50Hz的PWM脉冲输出的线电压波形和Fourier谐波分析结果。现场运行实验表明,脉冲发生器脉宽精度高,脉冲的周期误差小于100μs,运行可靠,可消除5,7,11,13等指定次数的谐波,并且工作不受主控制器影响。     

求解扩展Levine-Athans方程组的直接迭代算法

特定信息结构下大型线性系统无时限最优控制有解的必要条件是存在一组矩阵变量 { K,P,V} (P,V对称正定 )满足相应的扩展 L evine- Athans方程组 ,因而求解该方程组成为协调控制器设计中最为关键的一环。对此 ,论文提出了一种新的算法——直接迭代法 ,它在选择搜索方向、初始反馈增益矩阵和迭代缩放因子等方面具有独特之处。文中给出了算法的详细计算步骤并对其收敛性进行了严格的数学证明 ;一个典型 4机两区域电力系统分散与协调控制器的设计实例表明 ,新算法与传统的一阶梯度算法相比 ,具有收敛速度快 (快 3个数量级 )、精度高等优点     

发电机励磁控制的Gain Scheduling设计

针对电力系统的非线性特性 ,提出了一种实用的非线性控制设计方法——增益规划 (Gain Scheduling,GS)。选择电磁功率 Pe,机端电压 Vt作为状态划分变量 ,将系统运行域分为若干区 ,在各区内的选定运行点上基于局部线性化模型设计底层控制器 ,如线性最优励磁控制器 (L OEC) ,通过对运行域内其它点实施模糊插值运算 ,得到上层全局的GS控制规律。数字仿真结果表明 ,GSEC能很好地适应系统运行点的变化 ,较固定增益的 L OEC具有更好的控制性能 ;并且可以离线设计 ,在线计算量和存储量均不大 ,利于实际应用     

挡土墙土压力计算方法的探讨

经典土压力理论均假定土体为半无限土体,而目前对于有限土体一般仍采用经典土压力理论,这与实际情况存在差异。本文根据实际工程情况建立了一种有限土体主动土侧压力计算模式,运用极限分析法虚功原理推导出了计算公式,运用VB6.0编制相关程序及对此进行计算分析,并与经典朗肯土压力理论计算结果进行了比较。