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大型电力系统中广域阻尼控制器的配置和反馈信号选择

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资料介绍

针对互联电网的区间低频振荡问题,提出一种适用于大型电力系统中广域阻尼控制器的配置和反馈信号选择的方法.采用模式可控性指标对控制装置进行选点配置,并根据模式分析理论和多输入多输出控制理论相结合的思想,采用综合筛选法为已配置的控制点选择合适的广域反馈信号.综合筛选法通过4个指标对可选的众多广域信号进行逐级筛选.综合筛选法综合考虑控制器输入和输出的相互作用以及多控制器之间的协调,使得选点和选信号可以统筹兼顾.新英格兰测试系统的仿真结果验证了该方法能有效地阻尼系统的区间振荡模式,提高了系统的稳定性.

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第29卷第2期

2009年2月

No．2

力自、化

ElPctfie Power Automation

V01．29

Equipment

Feb．2009

大型力系中广域阻尼控制器的配置和反信号

李春

，

元章，彭

涛

'、

(武大学气工程学院，湖北武 430072)

摘要：

互

网的区

的方法。采用模式可控性指

合的思想，采用

的众多广域信号行逐

，使得点和信号可以筹兼。新英格

模式，提高了系定性。

振；区

文献

低

振

，提出一种适用于大型力系中广域阻尼控制器的配置和反

控制装置

已配置的控制点

合考控制器入和出的相互作用以及多控制器之

的仿真方法能有效地阻尼系

信

的

号

行

点配置，并根据模式分析理和多入多出控制理

相

合

法

合适的广域反信号。

合

法通 4个指

可

的

区

关

中

。

合

法

系

果

了

振

的

：广域量系；低

712

振

模式；广域阻尼控制器；

合

法

分

号：TM

：A 文章号：1006— 6047(2009)02— 0021一05

合，以力系

器SVC(Static

定性

Var

指

，

了静止无功

Compensator)的化配置和反

了很好的控制

0引言

全国网的互使得低

振

更加复，区

信号

效果，但以在

本文根据模式分析理和多入／多出控制

，使得装置在系

中

工程中用。

域

低

振

的可能性和危害性日益增加[1]。

力系

定器(PSS) 抑制功率振起到了重要的

理

相

合的思想，采用模式可控度指

点配置，并采用

广域阻

作用，但囿于本地信号反

大系安全的区

(、ⅣAMS)突破了的阻尼控制器只能以本地信号

入的限制，使得引入的广域信号

各种阻尼控制器的反入成可能_。4]。

的

束，不能很好地抑制

尼控制器

行

合

法，合考

威

互

振。广域量系

控制器入／出的相互作用以及多控制器之

已配置的控制器合适的广域反

号，使得点和信号可以筹兼，并使得多控制

装置得以，最了广域量系中广域

的

，

信

作

反

端

广域阻尼控制器和柔性交流

等可控装置的安装以及反信号的

方面起着非常重要的作用。模式分析法、阻尼

矩法是普遍采用的2种方法E4’6]，但它无法考

整个系中的全局效果，已好的控制器一旦

用到，由于其他装置的相互作用可能

致其他不定模式。启性方法如算法、禁

忌搜索算法、神、模退火等是新起来的第

系

(FA(邢)

在阻尼区

阻尼控制器的点配置以及反信号

。

振

l广域阻尼控制器的点配置

在

1．1模式分析的可控度指

力系是一个复的非性系，当研究

系

力系小干

定

：

，通常在定平衡点

X∈牙，il∈

将

它

化

性系

网

it=Ax+Bu

⋯

‘1’

3种方法[7。8]，它是解决复

具，但启性方法目前都

算

的有效工

{y— c工

了消除状

y∈RP

在初期的理探索

量之的相互耦合，可将

性

段，以在

中

用。

化系

化成

角

范型：

文献E51根据反信号机和控制机相分离

f=Az-q-B7比

Iy=C'z

(2)

一7

的

思想，采用模式分析的留数理

了广域

PSS的点和信号。

制反信号

上控制器的安装地点限

且z— l肛，工一垂z，A=帕D。B 7=v／B，C7=CtO；口

和y分左右特征向量矩，即西=[咖如⋯ 靠]，

lf，=[ 畦1⋯ 坼]T，且呻一I，A 特征根角矩

的同，反信号的

也影响着

安装地点控制装置的控制效果。作者并未考控制

器的入／出之的相互作用。文献[6]根据模式

，

角元素

矩

A的特征，l，、A：、⋯ 、A。。

灵敏度

了控制器的配置和反信号

，同

口’第i行Bj中的元素

=坼By

也考了控制器出和入之的相互作用，但并

(3)

∈彤×1

未考

之

于系中多个阻尼振模式下，多控制器

。文献[-73将模式分析和算法相

模式i的运可表示

的

(4)

乏i=A石i+B■=Aizi+[““⋯ 6羽

：

●

收稿日期：2008— 07— 30；修回日期：2008— 10— 31

基金目：国家网公司科技目(SGKJE2007]185)

‰

万方数据

力自化

第29卷

Plane ze-

2．1．2右半平面零点RHP— zeros(Right— Half

b；的模Jb；I反映了人量zti 模式i的模式能

ms)

控度。若要模式i 行控制，

根据控制灵敏

度

控制量。

考

一个如 1所示

1．2 点和可控度指的关分析

的

反

系

‘11]，其中H—

I反

系

构

在控制装置

点

段，由于控制器的参数

不能得到模型。而模

模型行模式分

控制装置的点。力系中，控制器

安装后的控制效果可由模式分析来

PSS采用本地信号反，反信号取自控

制机，通常采用参与因子或函数留数法将

控制机和反信号一考。基于本地信息

的PSS 点既要考控制器的模式的能控

性，又要考控制器的反入信号模式的

性。广域阻尼控制器的反信号不再受本地

Block

z／p，常增益控制器K=k，

函数Gc

diagram

with feedback

plant

Fig．1

系

和

构均未知，

系

式可控度算，只需根据开

析，从而

系

¨)

皈一— I+K— H一再瓦瑚茇

从式(6)可：反不能改

却能改

极点会从开极点向开零点移。因此，右半

平面零点限制了反性能的。如果右半平面

有部分零点，增益增加将致系

系

零点的位置，

。

系

的极点位置。当反增益增加

，

常

不

定。

指

出

RHP— zeros作

因：即使

零点接近开极点，

然不能使控制装置起作用。因此，入／出信号的

要求 H的右半平面开零点数量最小。

Gain

反

信号

校

的原

振

信号的可控可性因数很大，但如果开

致无如何整增益，仍

能

信息的束，供

的信号范

展到全系的各

种

气量，故无需合考控制地点状量的参与

程度。

2．1．3

相

增益矩 RGA(Relative

RGA定如下L1州：

A=G(5)×G一1(s)T

Array)

在广域阻尼控制器控制地点

控制量所的模式能控度，即通

能控度向量Bj中的元素模的大小来

制量的直接决定了控制地点的

，

独

考

比

模式

(7)

控制量。控

。l b：l越

式中，G(s)是一个m 入、m 出的多量系

的函数。假定“，和Yi MIMO系 G的一个

大，明在第歹台机上安装控制器

式A，的控制效果越好。

区

振模

人和一个出，G中的元素lG√定

回路均打开，所有其他

：当所有其他

的增益I Gi I=

：当所有其他

入

零

2反信号的

(Ayi／Auj)血．-0’vI≠一G-1的元素定

回路均合，所有出均

零

的增益的倒数

2．1

2．1．1 最小奇异 MSV(Minimum Singular

一个具有，l 入、m 出、

合

法的理

基

Value)

函数

IO；1

2瓦57五万1

i磊。构成RGA的相增

考

I。

益元素定

：Aif=IG。川Gil

的多入多出MIM()(Multiple Input Multiple

Output)系，G奇异分解下列形式[9]：

式(7) 出了入／

出的有用信息。入／

出量配后使得RGA的角元素之尽量接近。

要求A的元素都小，且于— 个角占 A— J也要

G=UzVT

(5)

广-

其中，z— I L．1：I是— 个mXn矩，z，定

很小，些可由— 个独立目函数RGA— number

RGA— number=IIA— J

：

I(8)

ll一一∑11一如I+∑lk

· · · 0

口l

⋯ O

由分析可得，RGA可以衡量分散控制的相互影

响，是MIM()系人／ }H配的有效方

0"2

●

：

●

：

●

中

行

●

法[11I。RGA— number越小，入／出信号越适

合控制器构，从而有效地降低控制器之的相互

。‘‘0．k

其中，非的奇异 0"1≥ cr2≥ ⋯ ≥ 西≥ ⋯ ≥

≥ O

影响，有利于系

定。

角降序排列，k=minlm，iv／}。式(5)中，出奇异向量

2．1．4模式可度指 MOI(Mode

Observability

(9)

‰z12⋯ ‰]和入奇异向量h ⋯ ％]分构成矩

Index)

×，和K×。。矩 U和

作

价

出／

入

式(2)中，C7的第i列元素

ERlx”

的

弱指。

c；=c，少，

当只有模式i被激

G的最大奇异

最大增益，最小奇异 0"mi。(G)=巩表明任意

的最小增益。最小奇异是一个用来衡量系可控

性的有用方法。比率d。／巩的方向度。如果

O'k很小致比率口。僦很大，表明系是病的。

从而系不确定性有很大的灵敏度。了避免系

入／出信号要求最小奇异

一(G)= ，表示任意入的

：

入

系

(10)

j，一CI 7z。=

f；的模I f；l NNT． Oa!it

YJ 模式i的模式能

病

，当

尽

度。若要

模式i的活

，

根据

灵敏度

可能大。

万方数据

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