新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制培訓(xùn)課件

1、 倪以信倪以信 甘德強(qiáng)甘德強(qiáng) 蔡澤祥蔡澤祥 香港大學(xué)香港大學(xué) 浙江大學(xué)浙江大學(xué) 華南理工大學(xué)華南理工大學(xué) 2006年年10月月第第2222屆中國高等院校電力系統(tǒng)自動化專業(yè)年會屆中國高等院校電力系統(tǒng)自動化專業(yè)年會1.引言引言2.非線性自適應(yīng)控制簡介非線性自適應(yīng)控制簡介3.廣域測量系統(tǒng)廣域測量系統(tǒng)(WAMS) 在電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的在電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的應(yīng)用原理應(yīng)用原理4.應(yīng)用應(yīng)用WAMS信號的非線性魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制信號的非線性魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制5.應(yīng)用應(yīng)用WAMS信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制6.總結(jié)總結(jié)引言引言: :大規(guī)模，分層分布，高度非線性的動態(tài)系統(tǒng)大規(guī)

2、模，分層分布，高度非線性的動態(tài)系統(tǒng)負(fù)荷不斷隨機(jī)波動，而電能不能儲存負(fù)荷不斷隨機(jī)波動，而電能不能儲存不可預(yù)見的事故和擾動不可預(yù)見的事故和擾動快速的暫態(tài)過程，系統(tǒng)可在幾秒快速的暫態(tài)過程，系統(tǒng)可在幾秒幾分鐘內(nèi)崩潰幾分鐘內(nèi)崩潰復(fù)雜的控制系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)要求復(fù)雜的控制系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)要求電力市場：廠網(wǎng)分開，追求利潤，潮流不確定性和系統(tǒng)整體安電力市場：廠網(wǎng)分開，追求利潤，潮流不確定性和系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定裕度可能下降。全穩(wěn)定裕度可能下降。大停電事故對社會政治、經(jīng)濟(jì)沖擊極大。大停電事故對社會政治、經(jīng)濟(jì)沖擊極大。 核心任務(wù)：保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止大停電事故出現(xiàn)！核心任務(wù)：保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止大停電事故出現(xiàn)！這是

3、最重要的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)問題，是滿足負(fù)荷需求的基礎(chǔ)。這是最重要的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)問題，是滿足負(fù)荷需求的基礎(chǔ)。引言引言: :系統(tǒng)趨于互聯(lián)：歐洲、美加、中國。系統(tǒng)趨于互聯(lián)：歐洲、美加、中國。 大規(guī)模大規(guī)模ac/dcac/dc互聯(lián)電力系統(tǒng)引起新的穩(wěn)定問題：區(qū)域間互聯(lián)電力系統(tǒng)引起新的穩(wěn)定問題：區(qū)域間功率振蕩功率振蕩, ,級聯(lián)（級聯(lián)（cascaded,cascaded,連鎖連鎖) )故障下的系統(tǒng)穩(wěn)定性。故障下的系統(tǒng)穩(wěn)定性。電力市場：潮流多變、系統(tǒng)經(jīng)常重負(fù)荷運(yùn)行、接近穩(wěn)定電力市場：潮流多變、系統(tǒng)經(jīng)常重負(fù)荷運(yùn)行、接近穩(wěn)定極限。極限。電力電子技術(shù)應(yīng)用：電力電子技術(shù)應(yīng)用：HVDCHVDC、FACTSFACTS技術(shù)（快速、靈

4、活和復(fù)技術(shù)（快速、靈活和復(fù)雜的控制）雜的控制）其他新技術(shù)應(yīng)用：控制理論、優(yōu)化方法、計(jì)算機(jī)、其他新技術(shù)應(yīng)用：控制理論、優(yōu)化方法、計(jì)算機(jī)、 AIAI技技術(shù)術(shù)、通信技術(shù)等等通信技術(shù)等等新問題、新技術(shù)、新挑戰(zhàn)！新問題、新技術(shù)、新挑戰(zhàn)！引言引言: :基于線性控制理論，對系統(tǒng)在某一運(yùn)行點(diǎn)線性化進(jìn)行控制設(shè)計(jì)基于線性控制理論，對系統(tǒng)在某一運(yùn)行點(diǎn)線性化進(jìn)行控制設(shè)計(jì): :不能適應(yīng)系統(tǒng)的非線性，不能適應(yīng)運(yùn)行點(diǎn)的大幅變化。不能適應(yīng)系統(tǒng)的非線性，不能適應(yīng)運(yùn)行點(diǎn)的大幅變化。若系統(tǒng)有參數(shù)未知或模型有誤差，控制器對之適應(yīng)若系統(tǒng)有參數(shù)未知或模型有誤差，控制器對之適應(yīng)性性差。差。基于就地信息：缺少基于就地信息：缺少全局性全局性的

5、的關(guān)鍵的關(guān)鍵的動態(tài)信息進(jìn)行有效控制。動態(tài)信息進(jìn)行有效控制。控制器的協(xié)調(diào)差，一般只在典型運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。控制器的協(xié)調(diào)差，一般只在典型運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。多區(qū)域互聯(lián)時(shí)，聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定問題突出（區(qū)域間同步運(yùn)行和聯(lián)絡(luò)多區(qū)域互聯(lián)時(shí)，聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定問題突出（區(qū)域間同步運(yùn)行和聯(lián)絡(luò)線功率振蕩問題）。線功率振蕩問題）。當(dāng)出現(xiàn)連鎖（級聯(lián)）故障時(shí)，傳統(tǒng)穩(wěn)定控制適應(yīng)能力惡化。當(dāng)出現(xiàn)連鎖（級聯(lián)）故障時(shí)，傳統(tǒng)穩(wěn)定控制適應(yīng)能力惡化。引言引言: :非線性、魯棒、自適應(yīng)控制的必要性。非線性、魯棒、自適應(yīng)控制的必要性。用用WAMS（廣域測量）信號作全面協(xié)調(diào)的優(yōu)越性：可以證明它廣域測量）信號作全面協(xié)調(diào)的優(yōu)越性：可以證明它對互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定

6、性、連鎖故障適應(yīng)性特別有效！對互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性、連鎖故障適應(yīng)性特別有效！應(yīng)用非線性魯棒自適應(yīng)控制，并應(yīng)用應(yīng)用非線性魯棒自適應(yīng)控制，并應(yīng)用WAMS信號，分三個(gè)層次信號，分三個(gè)層次解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制問題解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制問題（1）先解決緊密聯(lián)系的交流系統(tǒng)（如省網(wǎng)）的同步運(yùn)行穩(wěn)定）先解決緊密聯(lián)系的交流系統(tǒng)（如省網(wǎng)）的同步運(yùn)行穩(wěn)定（2）再解決互聯(lián)電力系統(tǒng)（如互聯(lián)的省網(wǎng)及互聯(lián)的區(qū)域網(wǎng)）的再解決互聯(lián)電力系統(tǒng)（如互聯(lián)的省網(wǎng)及互聯(lián)的區(qū)域網(wǎng)）的 同步運(yùn)行穩(wěn)定性，大力推廣應(yīng)用直流輸電和同步運(yùn)行穩(wěn)定性，大力推廣應(yīng)用直流輸電和FACTS技術(shù)。技術(shù)。（3）實(shí)現(xiàn)全局混成控制：實(shí)現(xiàn)全局混成控制：-混成混成(hybrid)

7、控制：和離散型控制控制：和離散型控制(快關(guān)快關(guān),切機(jī)切機(jī)/切負(fù)荷切負(fù)荷)相結(jié)合；相結(jié)合； -全局全局(global)控制：和中長期控制：和中長期(f 和和 V)穩(wěn)定控制相結(jié)合。穩(wěn)定控制相結(jié)合?？梢灶A(yù)見，新的方案比傳統(tǒng)控制有突出的優(yōu)點(diǎn)和質(zhì)的飛躍?？梢灶A(yù)見，新的方案比傳統(tǒng)控制有突出的優(yōu)點(diǎn)和質(zhì)的飛躍。非線性自適應(yīng)控制簡介非線性自適應(yīng)控制簡介: :動態(tài)系統(tǒng)的自適應(yīng)動態(tài)系統(tǒng)的自適應(yīng)跟蹤跟蹤控制控制自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制分兩大類：分兩大類：（1）動態(tài)系統(tǒng)的）動態(tài)系統(tǒng)的自適應(yīng)跟蹤控制自適應(yīng)跟蹤控制（稱（稱為模型參考自適應(yīng)控制：為模型參考自適應(yīng)控制： Model reference adaptive contr

8、ol， MRAC) Plant: 受控物理系統(tǒng)（方程知，但受控物理系統(tǒng)（方程知，但有未知參數(shù)）有未知參數(shù)） Reference model: 參考模型，控制參考模型，控制組成部分，使組成部分，使ym-ymin（“跟蹤跟蹤”） Controller：實(shí)現(xiàn)控制使實(shí)現(xiàn)控制使e 0 Adaptive law：根據(jù)根據(jù)e來動態(tài)估計(jì)來動態(tài)估計(jì)未知參數(shù)，提供給控制器使用未知參數(shù)，提供給控制器使用 飛行器控制多屬此類。飛行器控制多屬此類。 : Estimated parametersA model reference adaptive control system Reference modelControl

9、lerPlantAdaptation lawmyruye a a非線性自適應(yīng)控制簡介非線性自適應(yīng)控制簡介: :動態(tài)系統(tǒng)的自適應(yīng)動態(tài)系統(tǒng)的自適應(yīng)穩(wěn)定穩(wěn)定控制控制（2）動態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)自適應(yīng)穩(wěn)定控制自適應(yīng)穩(wěn)定控制（稱（稱為自調(diào)節(jié)控制為自調(diào)節(jié)控制, self-tuning control, STC) Plant: 受控物理系統(tǒng)（方程知，受控物理系統(tǒng)（方程知，有未知參數(shù)）有未知參數(shù)） Controller:實(shí)現(xiàn)控制使閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。穩(wěn)定。 Estimator：動態(tài)參數(shù)辨識動態(tài)參數(shù)辨識- 非跟蹤問題（無非跟蹤問題（無reference model)；- 電力系統(tǒng)一般認(rèn)為屬此類；電力系統(tǒng)一

10、般認(rèn)為屬此類；- 注意：非線性系統(tǒng)注意：非線性系統(tǒng)Controller及及Estimator分不開，且無一般方法分不開，且無一般方法作系統(tǒng)辨識，難！作系統(tǒng)辨識，難！ControllerPlantEstimatorruya a : Estimated parametersA self-tuning control system 非線性自適應(yīng)控制簡介非線性自適應(yīng)控制簡介: :自適應(yīng)控制的發(fā)展自適應(yīng)控制的發(fā)展線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制：在線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制：在80年代已成熟。年代已成熟。非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制：從非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制：從90年代起發(fā)展。年代起發(fā)展。 無通用的無通用的、一般化的方法，基本

11、上基于李氏穩(wěn)定性理論。一般化的方法，基本上基于李氏穩(wěn)定性理論。 目前成果均針對特殊形式的非線性系統(tǒng)（電力系統(tǒng)屬于目前成果均針對特殊形式的非線性系統(tǒng)（電力系統(tǒng)屬于此類）。此類）。 SISO的自適應(yīng)控制多，的自適應(yīng)控制多， 而而MIMO的自適應(yīng)控制難且少。的自適應(yīng)控制難且少。 可和魯棒控制結(jié)合，適應(yīng)模型與參數(shù)的誤差：可和魯棒控制結(jié)合，適應(yīng)模型與參數(shù)的誤差：非線性魯非線性魯棒自適應(yīng)控制。棒自適應(yīng)控制。非線性自適應(yīng)控制簡介非線性自適應(yīng)控制簡介: :受控系統(tǒng)方程的特殊形式受控系統(tǒng)方程的特殊形式受控系統(tǒng)非線性方程的特殊形式：受控系統(tǒng)非線性方程的特殊形式： - - 嚴(yán)格三角形：嚴(yán)格三角形： - - 弱三角形

12、：上式弱三角形：上式f fj j( (*) )中中x xj jx xj+1j+1 - - 近似型：近似型：未知參數(shù)未知參數(shù) 出現(xiàn)形式：出現(xiàn)形式：控制變量控制變量 v ：為標(biāo)量或矢量為標(biāo)量或矢量電力系統(tǒng)經(jīng)坐標(biāo)變換，化為上述某類非線性系統(tǒng)方程，應(yīng)電力系統(tǒng)經(jīng)坐標(biāo)變換，化為上述某類非線性系統(tǒng)方程，應(yīng)用相應(yīng)成果作自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。用相應(yīng)成果作自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。111(,., )(1,.,(1)( , )(,., ) ： 維維狀狀態(tài)態(tài)變變量量， ：控控制制變變量量， ：未未知知參參數(shù)數(shù)jjjjnnnxxxxjnxxvxxxnvf f f f 1(1,.,(1)( , ) jjnnx

13、xjnxvxf f ( ) (,) ：（線線性性出出現(xiàn)現(xiàn)）：（非非線線性性出出現(xiàn)現(xiàn)）Txxf f f f WAMSWAMS信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用原理信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用原理WAMSWAMS在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 WAMS=“Wide area measurements”，廣域測量技術(shù)；，廣域測量技術(shù)； 基本組成：基于全球定位系統(tǒng)（基本組成：基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的同步相量測量單元的同步相量測量單元（PMU）和連接）和連接PMU的實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)；的實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)； 可提供同一參考時(shí)間框架下的系統(tǒng)實(shí)時(shí)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)信息，可提供同一參考時(shí)間框架下的系統(tǒng)實(shí)時(shí)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)信息，以用于實(shí)時(shí)監(jiān)

14、護(hù)，分析和控制。以用于實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，分析和控制。 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用：在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用： 基波基波/ /諧波狀態(tài)估計(jì)：諧波狀態(tài)估計(jì)：WAMSWAMS可獲取節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角可獲取節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角 動態(tài)過程記錄及分析，進(jìn)行動態(tài)監(jiān)視；動態(tài)過程記錄及分析，進(jìn)行動態(tài)監(jiān)視； 元件動態(tài)模型和參數(shù)的辨識和校正；元件動態(tài)模型和參數(shù)的辨識和校正； 故障定位和線路參數(shù)量測；故障定位和線路參數(shù)量測；WAMSWAMS信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用原理信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用原理WAMSWAMS在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用（續(xù)）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用（續(xù)） 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用（續(xù)）：在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用（續(xù)）： 暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測和控制（難！）暫態(tài)穩(wěn)

15、定預(yù)測和控制（難！）判別失穩(wěn)與否，給于適當(dāng)?shù)那袡C(jī)判別失穩(wěn)與否，給于適當(dāng)?shù)那袡C(jī)/ /切負(fù)荷控制量；切負(fù)荷控制量；失步解列起動信號；失步解列起動信號； V V 和和 f f 穩(wěn)定的監(jiān)護(hù)和控制；穩(wěn)定的監(jiān)護(hù)和控制； 低頻振蕩分析和抑制（低頻振蕩分析和抑制（PSSPSS中作輸入信號）；中作輸入信號）； 全局反饋控制（克服基于本地量測的反饋控制的不足）。全局反饋控制（克服基于本地量測的反饋控制的不足）。WAMSWAMS信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用慣量中心慣量中心( (COI)COI)坐標(biāo)：新控制方案核心坐標(biāo)：新控制方案核心 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 可用可用WAMSWAMS測

16、到。相對負(fù)荷而測到。相對負(fù)荷而言：測點(diǎn)少，精度高（因?yàn)檗D(zhuǎn)動慣量大）。言：測點(diǎn)少，精度高（因?yàn)檗D(zhuǎn)動慣量大）。 定義定義系統(tǒng)慣性中心系統(tǒng)慣性中心（Center of inertiaCenter of inertia）等值轉(zhuǎn)子角；為：）等值轉(zhuǎn)子角；為： 則有則有COICOI速度：速度： （ 是與是與 的偏差）的偏差）)(i)(i,(,) iiiCOIiiacc iTiiTMMPMMM iiCOIiCOITMddtM i0WAMSWAMS信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用系統(tǒng)慣量中心（系統(tǒng)慣量中心（COICOI）的的特點(diǎn)（）特點(diǎn)（） 慣量中心慣量中心COI COI 的特點(diǎn)：的特點(diǎn)： “濾去濾

17、去”了機(jī)組間的相對搖擺，了機(jī)組間的相對搖擺， 運(yùn)動軌跡較運(yùn)動軌跡較“光滑光滑”； 反映了全局的（等值中心的）功角反映了全局的（等值中心的）功角和頻率趨勢；和頻率趨勢； 用于作為跟蹤對象用于作為跟蹤對象 更利于系統(tǒng)同步穩(wěn)定。更利于系統(tǒng)同步穩(wěn)定。 （ 可以大于或小于可以大于或小于50HZ50HZ，穩(wěn)定穩(wěn)定域增大，而域增大，而控制能量減小?？刂颇芰繙p小。）),(COICOI00COIiCOIiCOI)(t)(t12212211MMMMCOI雙機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)系統(tǒng)COIWAMSWAMS信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用信號在穩(wěn)定控制中的應(yīng)用系統(tǒng)慣量中心（系統(tǒng)慣量中心（COICOI）的的特點(diǎn)（）特點(diǎn)（） 多區(qū)域互聯(lián)電力系

18、統(tǒng)：用多區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)：用各區(qū)域各區(qū)域的的COICOI信號，對聯(lián)絡(luò)線上動態(tài)元件信號，對聯(lián)絡(luò)線上動態(tài)元件（HVDCHVDC或或FACTSFACTS）進(jìn)行控制（或用于）進(jìn)行控制（或用于PSSPSS控制），可保持區(qū)域間的控制），可保持區(qū)域間的同步穩(wěn)定性；同步穩(wěn)定性； 當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，有大電廠當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，有大電廠/ /大負(fù)荷停運(yùn)，系統(tǒng)大負(fù)荷停運(yùn)，系統(tǒng)COICOI相應(yīng)變化，跟相應(yīng)變化，跟蹤系統(tǒng)的蹤系統(tǒng)的COICOI更為合理，易保證系統(tǒng)同步穩(wěn)定（控制能量小，允許更為合理，易保證系統(tǒng)同步穩(wěn)定（控制能量小，允許穩(wěn)定在非穩(wěn)定在非50Hz頻率）。頻率）。 提供全局性信號，改善只用本地信號的控制器性能；提供全

19、局性信號，改善只用本地信號的控制器性能； COICOI信號信號 在大擾動下較平穩(wěn)，易良好跟蹤。在大擾動下較平穩(wěn)，易良好跟蹤。 對于暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定（平抑機(jī)群間搖擺，阻尼功率振蕩）同對于暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定（平抑機(jī)群間搖擺，阻尼功率振蕩）同時(shí)有效，因?yàn)闀r(shí)有效，因?yàn)榭刂瓶刂聘鳈C(jī)使它和各機(jī)使它和COICOI同調(diào)同調(diào)/ /擺。擺。 用于區(qū)域間的同步運(yùn)行穩(wěn)定性時(shí)，對各區(qū)域的復(fù)雜性和變化不敏用于區(qū)域間的同步運(yùn)行穩(wěn)定性時(shí)，對各區(qū)域的復(fù)雜性和變化不敏感，也減少了對控制器的協(xié)調(diào)要求。感，也減少了對控制器的協(xié)調(diào)要求。),(COICOICOICOI坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制同步坐標(biāo)同步坐標(biāo)魯棒

20、自適應(yīng)勵(lì)磁控制魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制(1) 發(fā)電機(jī)采用發(fā)電機(jī)采用3 3階模型（階模型（ ， ， ），），N N機(jī)系統(tǒng)計(jì)及參數(shù)和模型機(jī)系統(tǒng)計(jì)及參數(shù)和模型誤差（誤差（ ）的數(shù)學(xué)模型為）的數(shù)學(xué)模型為: :000120,()()1() iiiimieiiiiiqifiqidididiidiDPPMMEEExxIT qE(1 )(31) iN模型特點(diǎn)模型特點(diǎn):機(jī)端變量用于控制，機(jī)端變量用于控制，“分散控制分散控制” （不要求協(xié)調(diào)）。（不要求協(xié)調(diào)）。考慮模型和參數(shù)的誤差或攝動，要求實(shí)現(xiàn)魯棒控制；考慮模型和參數(shù)的誤差或攝動，要求實(shí)現(xiàn)魯棒控制；控制對未知參數(shù)（控制對未知參數(shù)（Di, (xdi-xdi)有自適應(yīng)性；

21、有自適應(yīng)性；模型中模型中 0 0為同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，如有，如有WAMS信號信號( COI), 穩(wěn)定控制可更有效、合理（后面介紹）。穩(wěn)定控制可更有效、合理（后面介紹）。COICOI坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制同步坐標(biāo)同步坐標(biāo)魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制(2)n 對模型作坐標(biāo)變換，對模型作坐標(biāo)變換，規(guī)范化規(guī)范化，102003()iiiiiim ieiixxxPPM 122311322( )( )iiTiiiiiTiiiiixxxxdtxdt f f f f (1 )(32)iN 規(guī)范化后模型為：規(guī)范化后模型為：, . 其中：其中：:(3-:(3-2 2）的虛擬控制量；

22、）的虛擬控制量；0()ifiif EM -iididiDxx : :未知參數(shù)未知參數(shù)11221221,iiii 12,iidd：有界誤差：有界誤差。：已知函數(shù)；：已知函數(shù)；n （3-2）的平衡點(diǎn)為原點(diǎn)；）的平衡點(diǎn)為原點(diǎn)；應(yīng)用應(yīng)用“反步法反步法”和適當(dāng)定義的李雅普諾夫函數(shù)和適當(dāng)定義的李雅普諾夫函數(shù)導(dǎo)出導(dǎo)出i 的控制規(guī)律使（的控制規(guī)律使（3-2）穩(wěn)定，則可用它的定義式求出）穩(wěn)定，則可用它的定義式求出Efd的控制規(guī)律。的控制規(guī)律。 (3-2)穩(wěn)定等價(jià)于穩(wěn)定等價(jià)于(3-1)穩(wěn)定，穩(wěn)定， 從而從而原系統(tǒng)同步穩(wěn)定于原系統(tǒng)同步穩(wěn)定于50Hz。,.iiiii000 COICOI坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制坐標(biāo)的魯

23、棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制跟蹤跟蹤C(jī)OICOI的的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制n 采用采用COICOI坐標(biāo)，新狀態(tài)變量坐標(biāo)，新狀態(tài)變量x定義定義如如(1)(1)；( (y, y, y”): COI變量定義如變量定義如(2)(2)(量測滯量測滯后后D Dt t) )；系統(tǒng)規(guī)范化后方程系統(tǒng)規(guī)范化后方程如如( () )。n 與同步坐標(biāo)相似，對（）與同步坐標(biāo)相似，對（）導(dǎo)出導(dǎo)出魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制規(guī)律魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制規(guī)律n 原系統(tǒng)同步穩(wěn)定于：原系統(tǒng)同步穩(wěn)定于：n 即：發(fā)電機(jī)跟蹤系統(tǒng)慣量中心即：發(fā)電機(jī)跟蹤系統(tǒng)慣量中心(COI)，與之同調(diào)與之同調(diào)(coherent)。100203_3331223()()()

24、 (1)( )(),( )()( )(),( )()( )( ),( )( )( ) (2)iiririiriimieiiriirCOIrCOIrCOIfiirrrriiiiiixyyxyDxPPyMMy ttty ttty tttdtdtty ty ty ty tdtxxxxDDDDD132 (3)iiixvD,()(),.iiCOICOIiCOIiCOI00 COICOI坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制計(jì)算仿真結(jié)果（計(jì)算仿真結(jié)果（1 1）GGGG1102203131011112110120No.1No.2No.3No.4400MWGen: 6th order, Load:

25、Const-Z Const. Pm, Limit of exc.: 06 pu C1: AVR+PSS, C2: NRAC (50Hz stab.) C3: NRAC (COI tracking)Fault: t=0.3s, line 3-101 3-phase fault, t=0.4s, line 3-101 trip, t=0.45s, line 13-101 mal-trip.COI tracking: the best!跟蹤跟蹤C(jī)OI:比控制比控制 i 在任何故障下在任何故障下必須回到初始運(yùn)行點(diǎn)必須回到初始運(yùn)行點(diǎn)( ( 0, i0) )更為更為合理和有效合理和有效( (控制能量小，穩(wěn)

26、定域控制能量小，穩(wěn)定域大），對大），對TSTS和和SSSS均有效。均有效。 COICOI坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制計(jì)算仿真結(jié)果（計(jì)算仿真結(jié)果（2 2）系統(tǒng)傳輸極限比較系統(tǒng)傳輸極限比較(S SB B=100=100MW):C14.0，C24.9，C36.2；C3比比C1大大55%，比，比C2大大27%。 - - 跟蹤跟蹤C(jī)OI的先進(jìn)性。的先進(jìn)性。 機(jī)端電壓（機(jī)端電壓（C1C1C3C3）：）： 穩(wěn)態(tài)：穩(wěn)態(tài)：0.95 - 1.1 pu, 動態(tài)：動態(tài)：1.2 pu: AcceptableCOI信號滯后對功角振蕩的影響信號滯后對功角振蕩的影響（比較（比較D Dt t對對 1414的

27、影響）的影響）：D Dt t在在200200msms以內(nèi)時(shí)較理想，以內(nèi)時(shí)較理想，300300msms可以接受，可以接受，400400msms以上則可能以上則可能造成系統(tǒng)失去穩(wěn)定。造成系統(tǒng)失去穩(wěn)定。隨著隨著WAMSWAMS技術(shù)的發(fā)展，上述要技術(shù)的發(fā)展，上述要求是可以達(dá)到的。求是可以達(dá)到的。 機(jī)端電壓機(jī)端電壓 ( (C3: COI tracking) 1414COICOI坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制坐標(biāo)的魯棒自適應(yīng)勵(lì)磁控制小結(jié)小結(jié)電力系統(tǒng)非線性魯棒自適應(yīng)分散電力系統(tǒng)非線性魯棒自適應(yīng)分散勵(lì)磁控制及其先進(jìn)性；勵(lì)磁控制及其先進(jìn)性；跟蹤系統(tǒng)慣量中心思想的先進(jìn)性：跟蹤系統(tǒng)慣量中心思想的先進(jìn)性：COICOI信號較

28、光滑，易跟蹤。信號較光滑，易跟蹤。控制能量小，穩(wěn)定域大（允許穩(wěn)控制能量小，穩(wěn)定域大（允許穩(wěn)態(tài)于非態(tài)于非5050HzHz）；）；對暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定都有利，對暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定都有利，減少控制協(xié)調(diào)要求；減少控制協(xié)調(diào)要求；有利于適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化和級連有利于適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化和級連（聯(lián)鎖）故障。（聯(lián)鎖）故障。計(jì)算機(jī)仿真顯示了新控制器的有計(jì)算機(jī)仿真顯示了新控制器的有效性和優(yōu)越性。效性和優(yōu)越性。今后工作：今后工作：優(yōu)化安裝問題；優(yōu)化安裝問題； 機(jī)端量的量測問題；機(jī)端量的量測問題；非線性控制器中的參數(shù)優(yōu)化，非線性控制器中的參數(shù)優(yōu)化，防止控制輸出的高頻抖動；防止控制輸出的高頻抖動；級聯(lián)故障（級聯(lián)故障（SEPS

29、EP變化較大變化）變化較大變化）的適應(yīng)性；的適應(yīng)性；如何和切機(jī)如何和切機(jī)/ /切負(fù)荷結(jié)合，實(shí)切負(fù)荷結(jié)合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制（因?yàn)樵诖髷_動下，現(xiàn)穩(wěn)定控制（因?yàn)樵诖髷_動下，由于控制限幅，用上述控制不由于控制限幅，用上述控制不能保證穩(wěn)定）。能保證穩(wěn)定）。應(yīng)用應(yīng)用WAMSWAMS信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制：流功率調(diào)制：直流功率調(diào)制原理直流功率調(diào)制原理交直流互聯(lián)系統(tǒng)中，可利用直流功率調(diào)制來阻尼區(qū)域間功交直流互聯(lián)系統(tǒng)中，可利用直流功率調(diào)制來阻尼區(qū)域間功率振蕩，和率振蕩，和PSSPSS原理相似。原理相似。美國加州太平洋聯(lián)絡(luò)線采用，明顯提高功率輸送極限。美國加州太平洋聯(lián)絡(luò)線采用，明顯提高

30、功率輸送極限。傳統(tǒng)傳統(tǒng)直流功率調(diào)制：直流功率調(diào)制：線性控制理論為基礎(chǔ)，控制性能差。線性控制理論為基礎(chǔ)，控制性能差。用用 P Pac ac 或或 ( ( 1 12 2) ) 為信號，而非為信號，而非area-COI為信號為信號. .ABacPdcP12ABacPdcP12sTsTww1acPacPDKsTsT2111sTsT4311dcudcPdcurefdcP,（輔助控制）直流定功率控制sTsTww1acPacPDKsTsT2111sTsT4311dcudcPdcurefdcP,（輔助控制）直流定功率控制應(yīng)用應(yīng)用WAMSWAMS信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制流功率調(diào)制:

31、 :COICOI動態(tài)模型動態(tài)模型（1 1）COICOICOI COI acPdcPareaA(N機(jī))areaB(M機(jī))COICOI)()(010iNiiemCOITDPPM acdcLePPPP其中：COICOI )()(010 iNiiemCOITDPPMacdcLePPPP 其中：（5-15-1）（5-25-2）若取若取dcdc動態(tài)近似一階慣性動態(tài)近似一階慣性（定功率控制，加調(diào)制）（定功率控制，加調(diào)制）（T Td d 取取0.20.2秒考慮秒考慮WAMSWAMS信號滯后）信號滯后）由由(5-1)(5-1)和和(5-2)(5-2)可得互聯(lián)系統(tǒng)可得互聯(lián)系統(tǒng)COICOI坐標(biāo)下的方程坐標(biāo)下的方程：

32、未知參數(shù)：未知參數(shù)( (自適應(yīng)性自適應(yīng)性) )； ：誤差：誤差( (魯棒性魯棒性) )； ：控制變量。：控制變量。,11 dcdcdcrefdPPuT sCOIDPTD,dcu0000,()()()()1() COICOICOICOICOICOImLacmLacTTdcCOICOICOIDTTTdcdcac refdcPdPPPPPPMMPDMMPPPuT (5-3)(5-3)sTd1dcPrefdcP,)(調(diào)制dcu應(yīng)用應(yīng)用WAMSWAMS信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制流功率調(diào)制: :COICOI動態(tài)模型動態(tài)模型（）（）送受端系統(tǒng)可為任意復(fù)雜系統(tǒng)，對其元件模型無限制。

33、送受端系統(tǒng)可為任意復(fù)雜系統(tǒng)，對其元件模型無限制?？刂破髂繕?biāo)：使控制器目標(biāo)：使 從而使送受端同步從而使送受端同步運(yùn)行（假設(shè)送受區(qū)域內(nèi)部是同步的）。運(yùn)行（假設(shè)送受區(qū)域內(nèi)部是同步的）。要求導(dǎo)出直流功率調(diào)制的非線性魯棒自適應(yīng)控制律。要求導(dǎo)出直流功率調(diào)制的非線性魯棒自適應(yīng)控制律。注意：只對變量注意：只對變量 而言，穩(wěn)定！而言，穩(wěn)定！不要求和不要求和PSSPSS協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)。應(yīng)用應(yīng)用WAMSWAMS信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制功率調(diào)制: : COICOI動態(tài)模型的特點(diǎn)動態(tài)模型的特點(diǎn)00 COICOICOICOI COICOICOICOICOICOI應(yīng)用應(yīng)用WAMSWAMS信號的交

34、直流互聯(lián)系統(tǒng)直流信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制：功率調(diào)制：計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果（計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果（1 1）測試系統(tǒng)測試系統(tǒng) case1, case1, case2, case3case2, case3( (設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)工況) )（負(fù)荷（負(fù)荷 ，故障跳線），故障跳線）1000 320, 450, () 輸送極限 輸送極限 dcacPMWPMW1102203410113141201112110515DC LineG3G4G1G2CMC: 540MW,RAMC: 620MW (+15%)應(yīng)用應(yīng)用WAMSWAMS信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流信號的交直流互聯(lián)系統(tǒng)直流功率調(diào)制：功率調(diào)制：計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果（計(jì)算機(jī)仿真結(jié)

35、果（2 2）Case1：Pac320MW（設(shè)計(jì)工設(shè)計(jì)工況），母線況），母線3三相故障，三相故障，0.1秒消秒消失（平衡點(diǎn)不變）失（平衡點(diǎn)不變）, 功角動態(tài)功角動態(tài):- 二者性能均良好，二者性能均良好，RAMC略好：略好：因?yàn)橛?jì)及非線性。因?yàn)橛?jì)及非線性。Case2：Pac450MW，母線，母線3三相三相故障，故障，0.1秒跳線秒跳線3101,功角動態(tài)功角動態(tài):RAMC阻尼性能好，適應(yīng)平衡點(diǎn)變阻尼性能好，適應(yīng)平衡點(diǎn)變化，且擾動前后化，且擾動前后SEP功角變化小，功角變化小，有利于同步運(yùn)行穩(wěn)定性。有利于同步運(yùn)行穩(wěn)定性。4681012142030405060708090t(s)G1-G4(degree)Case1 CMC RAMC 468101214405060708090100110120t(s)G1-G4(degree)CMCRAMCCas