電力系統(tǒng)廣域阻尼控制在線協(xié)調優(yōu)化研究
定 價：59 元
- 作者：于淼 著
- 出版時間：2020/11/1
- ISBN：9787513071932
- 出 版 社：知識產權出版社
- 中圖法分類：TM76
- 頁碼：84
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
本書主要針對目前影響我國電網安全與穩(wěn)定的重要因素的低頻振蕩現(xiàn)象進行研究。低頻振蕩若不能得到有效控制，就會威脅電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，會使電力系統(tǒng)崩潰，發(fā)生電網事故。此外，電力系統(tǒng)廣域信號的傳輸存在通信時滯，時滯會影響電力系統(tǒng)廣域阻尼控制器的設計和協(xié)調控制器的控制效果�？刂破鞯姆N類和數(shù)量在隨著電網復雜性的提高而增加，不同控制器之間存在的交互作用有可能不利于電力系統(tǒng)的控制性能，這樣便會使電力系統(tǒng)變得較為脆弱。因此，本書主要圍繞未考慮時滯的電力系統(tǒng)阻尼控制、考慮時滯的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制以及各控制器間的在線協(xié)調控制三個科學問題進行研究，并對未來新能源接入電網后低頻振蕩問題中可能亟待解決的問題進行了展望，為相關科研工作者和工程技術人員提供了研究新思路。
電力系統(tǒng)低頻振蕩問題是影響我國電網安全與穩(wěn)定的重要因素之一，低頻振蕩現(xiàn)象若得不到有效控制， 就會威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，嚴重時會使電力系統(tǒng)崩潰，發(fā)生電網事故。電力系統(tǒng)廣域信號的傳輸存在通信時滯，會影響電力系統(tǒng)廣域阻尼控制器的設計和協(xié)調控制器的控制效果�？刂破鞯姆N類和數(shù)量會隨著電網復雜性的提高而增加，不同控制器之間存在的交互作用有可能不利于電力系統(tǒng)的控制性能，這樣便會使電力系統(tǒng)變得較為脆弱。因此，深入研究電力系統(tǒng)廣域阻尼控制及協(xié)調控制問題，對保證廣域環(huán)境下的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和在線協(xié)調控制器參數(shù)具有重要的理論研究意義。
第一，本書研究未考慮時滯因素的常規(guī)電力系統(tǒng)廣域阻尼控制問題。由于在電力系統(tǒng)辨識與控制中存在模型辨識誤差因素，且模型辨識誤差因素給電力系統(tǒng)的辨識與阻尼控制帶來了很大的難題，常常會惡化阻尼控制效果。針對此問題，首先建立電力系統(tǒng)閉環(huán)模型結構； 其次基于遞推最小二乘法和Ｖｉｎｎｉｃｏｍｂｅ
距離理論提出一種迭代辨識方法，并給出該方法實現(xiàn)的全部步驟，該方法把辨識與控制問題結合在一起，可以得到最優(yōu)電力系統(tǒng)模型和廣域阻尼控制器模型；最后以四機兩區(qū)系統(tǒng)模型為例進行算例仿真，并與傳統(tǒng)龍格庫塔迭代辨識方法進行了對比分析。本書提出的方法與傳統(tǒng)方法相比在振幅上有所減小，趨于穩(wěn)定的時間減少了一半左右；對電力系統(tǒng)的轉子角振蕩進行控制時，趨于平穩(wěn)的時間在１０ｓ 左右。
第二，本書研究考慮時滯因素的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制問題。在考慮模型辨識誤差因素的基礎之上，重點針對時滯問題，首先建立電力系統(tǒng)閉環(huán)時滯模型；其次提出一種考慮時滯(常數(shù)時滯和時變時滯) 因素的電力系統(tǒng)迭代辨識廣域阻尼控制器設計方法，該方法中狀態(tài)反饋控制器和反饋增益矩陣分別用線性矩陣不等式和極點配置法來設計，以解決時滯電力系統(tǒng)阻尼控制問題；最后以四機兩區(qū)系統(tǒng)模型為例進行算例仿真，并在不同時滯情況下進行對比分析，轉子角及功率振蕩可以在８ｓ 內趨于穩(wěn)定，可以有效地抑制低頻振蕩，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
第三，本書研究電力系統(tǒng)多阻尼控制器的在線協(xié)調控制問題。首先給出多阻尼控制器參數(shù)協(xié)調模型；其次提出一種球域人工免疫算法在線協(xié)調優(yōu)化多阻尼控制器參數(shù)，該算法可以減少計算量，并且具有全局的搜索能力；最后以四機兩區(qū)系統(tǒng)模型為例進行算例仿真，并與動態(tài)指標優(yōu)化方法進行對比分析，使用本書方法進行控制時，功率及轉子角振蕩曲線趨于穩(wěn)定的時間縮短５ｓ 左右，而且振幅也要小一半左右。仿真結果表明該算法可以更有效地實現(xiàn)多控制器參數(shù)協(xié)調優(yōu)化，提高電力系統(tǒng)的阻尼控制效果。
第四，在ＲＴＤＳ實驗設備上對本書提出的理論進行驗證。經驗證，仿真結果與實驗結果基本一致，所設計的算法都能有效地抑制低頻振蕩現(xiàn)象。
通過仿真實驗及ＲＴＤＳ實驗可知，考慮模型辨識誤差因素設計的控制器以及含時滯因素設計的控制器能夠更有效地抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩現(xiàn)象；且通過球域人工免疫算法在線協(xié)調后的參數(shù)亦能有效地抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩，仿真及實驗均取得了較好的廣域阻尼控制效果，可以為我國南方電網廣域阻尼控制提供理論和技術支撐。
于淼，北京建筑大學機電學院機械電子工程系碩士生導師，副教授。2020年獲北京建筑大學“建大英才”稱號，IEEE PES理事，中國人工智能學會會員，中國電機工程學會會員，北美華人電力協(xié)會會員，國家自然科學基金電工學科函審專家。主要從事城市電網的分析與控制、辨識與智能控制理論及應用、新能源發(fā)電與并網控制等方面的科學研究工作。2010年7月碩博連讀畢業(yè)于北京理工大學自動化學院，2012年11月從清華大學電機工程與應用電子技術系電氣工程博士后流動站出站，2019年3月澳大利亞科廷大學電氣與計算科學學院公派訪問學者，清華大學電力系統(tǒng)機發(fā)電設備控制和仿真國家重點實驗室訪問學者，并曾訪問香港大學、臺灣大學、中國科學院電工研究所以及新加坡國立大學、日本公立函館未來大學等國內外知名高校和研究機構。曾作為負責人完成國家自然科學基金等多個項目，擔任國內核心期刊《可再生能源》雜志編委以及國內外自動化和電氣期刊和國際會議特約審稿人。近五年來以第一作者身份發(fā)表SCI、EI、核心期刊科學論文30余篇，國內外學術會議論文10篇，授權發(fā)明專利3項，申請發(fā)明專利4項，出版學術專著2部，并參與了日本北海道函館、澳大利亞珀斯、馬來西亞馬六甲、意大利羅馬、美國波特蘭等多個國際學術會議及重要項目的組織工作。
第１ 章 緒論
１.１ 研究背景與研究意義
１. １. １ 研究背景
１. １. ２ 研究意義
１. ２ 國內外發(fā)展狀況
１. ２. １ 電力系統(tǒng)廣域阻尼控制研究現(xiàn)狀
１. ２. ２ 考慮時滯因素的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制研究現(xiàn)狀
１. ２. ３ 多阻尼控制器參數(shù)在線協(xié)調控制研究現(xiàn)狀
１. ３ 本章小結
第２ 章 電力系統(tǒng)廣域阻尼控制
２. １ 系統(tǒng)模型與基本理論
２. １. １ 多干擾環(huán)境電力系統(tǒng)模型建立
２. １. ２ 基本理論
２. ２ 基于迭代辨識方法的廣域阻尼控制器設計
２. ２. １ 廣域阻尼控制器性能改善的計算方法
２. ２. ２ 電力系統(tǒng)穩(wěn)定條件
２. ２. ３ 基于迭代辨識方法的廣域阻尼控制器設計步驟
２. ３ 算法收斂性分析
２. ３. １ 系統(tǒng)模型狀態(tài)空間模型
２. ３. ２ 迭代辨識算法收斂性基本思想
２. ３. ３ 收斂性定理
２. ４ 四機兩區(qū)域系統(tǒng)算例驗證
２. ４. １ 電力系統(tǒng)最優(yōu)辨識參數(shù)
２. ４. ２ 辨識電力系統(tǒng)模型與初始給定對象模型伯德圖
２. ４. ３ 電力系統(tǒng)階躍響應
２. ４. ４ 電力系統(tǒng)轉子角振蕩曲線
２. ４. ５ Ｖｉｎｎｉｃｏｍｂｅ 距離動態(tài)關系曲線
２. ５ 本章小結
第３ 章 考慮時滯因素的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制
３. １ 系統(tǒng)模型與穩(wěn)定性判據(jù)
３. １. １ 電力系統(tǒng)真實模型
３. １. ２ 電力系統(tǒng)辨識模型
３. １. ３ 閉環(huán)穩(wěn)定性判據(jù)
３. ２ 考慮時滯因素的迭代辨識方法與廣域阻尼控制器設計
３. ２. １ 時滯狀態(tài)反饋控制器和反饋增益矩陣的設計
３. ２. ２ 時滯廣域阻尼控制器設計
３. ３ 收斂性分析
３. ３. １ 相關引理
３. ３. ２ 考慮時滯迭代辨識算法收斂性證明
３. ３. ３ 基于 Ｑ 因子的迭代辨識算法收斂速度分析
３. ３. ４ 收斂速度仿真
３. ４ 四機兩區(qū)域系統(tǒng)算例驗證
３. ４. １ 辨識結果
３. ４. ２ Ｖｉｎｎｉｃｏｍｂｅ 距離分析
３. ４. ３ 伯德圖分析
３. ４. ４ 辨識模型的開環(huán)階躍響應分析
３. ４. ５ 電力系統(tǒng)辨識模型的閉環(huán)階躍響應分析
３. ４. ６ 考慮時滯閉環(huán)響應對比分析
３. ４. ７ 不同時滯下有功功率和轉子角振蕩曲線
３. ４. ８ 阻尼比分析
３. ５
本章小結
第４ 章 多阻尼控制器參數(shù)在線協(xié)調優(yōu)化
４. １ 在線協(xié)調控制模型建立
４. ２ 球域結構人工免疫算法
４. ２. １ 算法步驟
４. ２. ２ 親和度
４. ３ 四機兩區(qū)域系統(tǒng)算例驗證
４. ３. １ 控制器參數(shù)在線協(xié)調結果
４. ３. ２ 算法性能指標及親和度
４. ３. ３ 在線協(xié)調控制模型的輸出響應
４. ３. ４ 四機兩區(qū)域系統(tǒng)轉子角及功率振蕩曲線
４. ４ 本章小結
第５ 章 ＲＴＤＳ 實驗
５. １ ＲＴＤＳ 實驗設備及實驗流程
５. １. １ ＲＴＤＳ 實驗設備
５. １. ２ ＲＴＤＳ 實驗流程
５. ２ 電力系統(tǒng)廣域阻尼控制 ＲＴＤＳ 實驗
５. ２. １ 電力系統(tǒng)最優(yōu)辨識參數(shù)
５. ２. ２ 電力系統(tǒng)辨識模型與初始給定對象模型伯德圖
５. ２. ３ Ｖｉｎｎｉｃｏｍｂｅ 距離動態(tài)關系曲線
５. ３ 考慮時滯的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制 ＲＴＤＳ 實驗
５. ４ 多阻尼控制器的參數(shù)在線協(xié)調優(yōu)化 ＲＴＤＳ 實驗
５. ４. １ 控制器參數(shù)在線協(xié)調結果
５. ４. ２ 算法性能指標及親和度
５. ４. ３ 在線協(xié)調控制模型的輸出響應
５. ４. ４ 云南—廣東區(qū)域系統(tǒng)轉子角及功率振蕩曲線
５. ５ 本章小結
第６ 章 結論與展望
６. １ 結論
６. ２ 展望
參考文獻
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