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广域阻尼控制器和STATCOM控制器协调设计

更新时间：2019-12-26 15:31:23 大小：273K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：广域阻尼控制器 STATCOM控制器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为了改善互联电力系统阻尼,研究了广域阻尼控制器和静止同步补偿器(STATCOM)的控制器参数全局优化方法.首先介绍了广域阻尼控制器和STATCOM及其控制器数学模型,然后描述了改进的细菌觅食优化(BFO)算法.用Matlab编程,按BFO方法优化控制器参数以使ITSE型适应度值最小.适应度值是通过解电力系统微分-代数方程求得.10机39母线新英格兰系统被用于测试协调设计方法.仿真测试表明,广域阻尼控制器和STATCOM控制器的协调设计能增强电力系统动态稳定性.

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V01．39 No．16

垒!墨：!鱼：；Q!!

第39卷第16期

电力系统保护与控制

三Q!!笙!!!!垒!!

￡旦!竺!!z!!!竺!!竺!!!!!旦璺!翌璺竺2旦!12

广域阻尼控制器和STATCOM控制器协调设计

李晓慧，吴华仁，刘晶晶

江苏南京210042)

(南京师范大学电气与自动化工程学院，

摘要：为了改善互联电力系统阻尼，研究了广域阻尼控制器和静止同步补偿器(STATCOM)的控制器参数全局优化方法。首先

介绍了广域阻尼控制器和STATCOM及其控制器数学模型，然后描述了改进的细菌觅食优化(BFO)算法。用Matlab编程，按BFO

方法优化控制器参数以使ITSE型适应度值最小．适应度值是通过解电力系统微分一代数方程求得。10机39母线新英格兰系统

被用于测试协调设计方法。仿真测试表明，广域阻尼控制器和STATCOM控制器的协调设计能增强电力系统动态稳定性。

关键词：广域测量系统；静止同步补偿器：电力系统稳定；细菌觅食优化；时滞

Coordinated

ofwidearea

andSTArrCoM controller

damping^controllers

design

LI Xiao· hui，WU Hua-ren，LIU

Jing-jing

(School

andAutomation

210042，China)

ofElectric；d

Engineering，NanjingNormal University，Nanjing

ofthe wide

ofglobal optimizationofparameters

^areadamping^{controllersand STATCOMcontroller is}presented

Abstract：A method

area

and

for

the

ofthe interconnected

wide

STATCOMcontroller and its

is described．The of the

foraging optimization(BFO)algorithm parameters

damping ^controllers

power

improving

damping

system．The

mathmaticmodel玳introduced．and then

bacterial

controllers arc

the BFOto minimize the fitness functionoflTSE with Matlab．The fitness function is

optimizedsimultaneously by using

the

totest

calculated

0-machine 39-bus New is used

England system

the

differential—algebraic equationsofpower system．A

solving

method of the coordinated

test results show that the coordinated

of these controllers call enhance the

design dynamic

design．The

stability

power system．

words：wide副屯a measurement

Key

system stability：bacterial foraging optimization：time delay

system．STATCOM：power

中图分类号：TM712

文献标识码：A

文章编号：

1)16-0121-05

1674-3415(201

的补偿效果。静止同步补偿器(STATCOM)能改

善电力系统阻尼。文献【7】用改进的模拟退火法协调

设计PSS和STATCOM参数，得到了较好的结果。

0引言

电力系统的互联能改善运行经济件和系统安全

性。然而随着电能需求的增加，区域问联络线上的

负荷较重，弱阻尼的互联电力系统会产生振荡。互

联电力系统的振荡已经成为主要的稳定问题。

电力系统稳定器(PSS)已经广泛用于改善电

力系统阻尼。但是没有协调设计的PSS可能引起互

文献【8】提出了双通道反馈结构的广域电力系统稳

定器，并采用扩展相位补偿法，以两机互联电力系

统为例进行测试。文献【9】研究了多机系统中用

STATCOM阻尼多模态振荡，用人rT鱼群算法进行

多个阻尼控制器问的协调优化。文献【10】在细菌觅

食优化(BFO)算法中加入粒子群优化(PSO)方

联电力系统振荡。文献【l】提出了多机电力系统中

PSS协调整定的方法。广域测鞋系统(WAMS)能

法，对BFO方法进行改进。

WAMS和STATCOM都已在电力系统中使用，

但还没发现广域阻尼控制器和STATCOM控制器协

调设计的研究成果。本文首先介绍了STATCoM及

其控制系统，接着描述了BFO算法，然后用10机

39母线新英格兰系统测试了STATCOM在改善系统

阻尼方面的作用，最后以10机39母线系统为例说

明了用BFo同时优化广域阻尼控制器和STATCoM

提供广域信号．文献[2】用广域信号作为励磁控制系

统输入，用线性矩阵不等式设计控制器。但没有分

析广域信号时滞的不利影响。文献[3】和文献【4】研究

了时滞对发电机励磁控制的影响。文献【5】住励磁控

制中引入广域信号，讨论了用开关控制算法降低通

信时滞的不利影响。文献【6】提出用超前或滞后补偿

网络补偿通信时滞，即使时滞较大，也能达到较好

万方数据

一122．

电力系统保护与控期

控制器参数的方法，这些控制器的协调设计能改善

互联电力系统稳定性。

逆变器产生交流电压V0=／on‰ 么驴。

STATCOM的动态模型为：

控制器协调设计

“

1．1广域阻尼控制器

孥：等(扣s缈+‘sin咖

出

‰ 一

WAMS提供的广域信号作为辅助稳定信号加

到发电机励磁系统，PSS和广域阻尼控制器如图1

所示。

STATCOM和电力系统之间交换的功率由Vo

调节，而yo和直流电压VDC由调制比m和相位∞

控制。相位妒由直流电压控制器控制，调制比m由

交流电压控制器控制。

直流电压控制器的输入是VDC。f一‰ ，输出

一1

是妒，其传递函数是(kP+塑)__ 。交流

电压控制器的输入是％。f一圪+娠cs，输出是m，

l十SlDC

图1

PSS和广域阻尼控制器

PSS and wide area

damping ^controller

Fig．1

图1中Aos,(O=oo,(t)一1是发电机f的本地转速，

KL是PSS增益，PSS的超前．滞后补偿网络为：

其传递函数是(KcP+塑)_÷ 。交流阻尼

l十SIAC

稳定器用于阻尼联络线上的功率振荡，其输入是联

络线功率偏差，输出是‰ s，其传递函数是

啦。五o(1+s五1)(1+J不3)

瓦面

蒜

1+s五o(1+s五2)(1+s五4)

1．3细菌觅食优化BFO

图l中C00(rTd)=O『J,(t-Td)一&狄卜乃)是广域阻尼控

制器的输入，姒卜死)是远方发电机／的转速，Td表

示通信时滞。广域阻尼控制器的超前．滞后网络的传

递函数为：

BFO是受细菌趋药性启发而提出的，它是一种

新的全局优化算法，可用于广域阻尼控制器和

STATCOM控制器的参数优化。BFO有下列参数：

搜索空间维数，即待优化参数的个数

p：

Gw(s)=Kw(等丁州棚3

＆

细菌数

其中：粕是增益；aw是常数；～是时间常数。

Ⅳs：

swimming步数

Ⅳc：

趋药性步数

STATCOM主要由降压变压器SDT，三相电压

型逆变器和电容CDc组成。图2是STATCOM示意

图i¨ 。

Ⅳ陀：繁殖次数

Ⅳ甜：迁徙次数

如：迁徙概率

步长

c(f)：

g(j，k，，)：细菌位置向量

晓：全局最优位置，即待优化参数的最优值

以f，^屯D：适应度值

以：全局最优位置的适应度值

v舡tJ『)：细菌运动速度

to：惯性加权

Cl：加速常数

，l：位于0和l之间的随机数

改进的BFO算法如下【101：

1)初始化

‰

图2

STATCOU示意图

2)迁徙循环：，-，+l

3)繁殖循环：k=k+l

STATCOMblock

Fig．2

diagram

万方数据

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