计及通信特性的电力系统广域阻尼控制研究文献综述

 2022-10-31 11:22:36
  1. 文献综述（或调研报告）：
  2. 前言

大规模电力系统区域间的低频振荡是制约互联系统传输容量的瓶颈,也是影响电网安全运行的重要因素。相比于传统的使用本地信号的电力系统稳定器(PSS) 基于广域量测系统(WAMS),应用全局、远端信息的广域阻尼控制对抑制区间低频振荡有更好的效果。广域信号在传输过程中产生的时滞[1],对控制效果和系统的稳定性有重要的影响,不可忽略，时滞被认为是造成动力系统性能恶化和导致其失稳的一种重要诱因。随着电力系统的不断发展，特别是 WAMS 数据在电网稳定监控中发挥越来越重要的作用，时滞对电力系统安全稳定运行的影响将越来越深远，在电力系统安全稳定分析时科学地考虑时滞环节的影响就显得越来越迫切[2]。

因此,对时滞电力系统进行小干扰稳定分析与广域阻尼控制非常有必要。

2、国内外研究成果综述

非线性的时滞会导致系统的主导特征值发生改变,甚至完全改变电力系统的小干扰稳定性,其对电力系统小干扰稳定域的影响机理十分复杂。由于时滞系统在实际中大量的存在,以及对时滞系统分析和控制的困难,时滞系统的稳定性分析一直是控制理论和控制工程领域研究的一个热点和难点问题。因此,从20世纪90年代起,国内外工程界和学术界开始更加关注对时滞电力系统稳定性的研究。考虑时滞影响的电力系统小干扰稳定性分析研究目前主要集中在电力系统中时滞的量测与分析、时滞电力系统小干扰稳定性的分析以及计及时滞的控制器设计等方面。

基于线性时滞系统稳定性理论对时滞电力系统进行的稳定分析,将其他领域的已经比较成熟的线性系统稳定性理论扩展应用到存在时滞的电力系统,来间接研究非线性的时滞电力系统在特定场景下的稳定状况。由于它可以较深入的分析时滞系统的一些本质性的规律,而且对时滞电力系统控制器的设计有很好的指导意义,因此受到了较多的关注。

在以时滞动力系统模型为基础建立的时滞电力系统稳定分析模型中,时滞微分方程的特殊形式使得对时滞屯力系统稳定件的研究难度大大增加，与常微分方所描述的动力系统不同,时滞动力系统的解的空间是无穷维的,这意味着时滞动力系统的演化趋势不仅依赖于系统的当前状态,还依赖于系统在过去某一时间段的状态;时滞系统特征方程存在超越项[3]这一问题也成为以经典的特征值观论分析系统稳定性的一大障碍而对这些问题,现有的研究主要集中在以下几个方面:

  1. 以函数变换的方式来处理时滞特征方程中的超越项,进而求取系统的时滞稳定裕度、时滞稳定域。文献[4]采用Rekasius变换将时滞电力系统特征方程变为一个高阶多项式,以Routh判据求取系统的时滞稳裕度。
  2. 利用时滞系统的时滞依赖稳定性判掘判断时滞系统稳定性和在考虑时滞影响的情况下设计控制器。如文献[5]以Lyapunov-Krasovskii稳定性判别方法为基础,提出了电力系统改进时滞依赖稳定性判掘。
  3. 利用搜索、追踪等方法求取系统的关键特征值,文献[6][7][8]利用时滞特征方程超越项随关键特征值周期变动的特点,不对时滞特征方程进行任何形式变换,在给定的参数搜索范围内,通过追踪一组复矩阵的特征轨迹来求解系统的时滞稳定裕度、时滞稳定裕度曲线和大范围时滞稳定域在小系统(3机9节点系统)上取得了一系列较好的研究结果。
  4. 分析时滞环节对电力系统动态行为及稳定性的影响。文献[9]以时滞为零时系统的特征值为初始值,在时滞逐步增大的过程巾通过预测-校正方法追踪特征根轨迹,分析时滞对电力系统小干扰稳定性的影响。文献[10]则利用Pade近似在拉普拉斯域内逼近时滞环节,并写成状态空间形式,讨论时间延迟对闭环控制的电力系统的稳定性的影响。

考虑时滞影响的控制器设计,就是要克服或减轻时滞对系统稳定性的不利影响,尽可能地提高系统的稳定水平。

  1. 参考文献

[1]Naduvathuparambil B.,Valenti M. C., Feliachi A. Communication delays in wide area measurement systems[C]. Proceedings of the Thirty-Fourth Southeastern Symposium, 2002,118-122.

[2] Nguyen Tuan Anh， Luigi Vanfretti．A Quantitative Method to Determine ICT Delay Requirements for Wide-Area Power System Damping Controllers [J]．IEEE，2015，30（4)：1-7．

[3] Browne T J, Vittal V, Heydt G T. A Comparative Assessment of Two Techniques for Modal Identification From Power System Measurements [J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2008,23(3):1408-1415.

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