基于综合几何指标的广域电力系统稳定器设计 wide-area power system stabilizer design based on joint geometric index.pdfVIP

第37卷第2期 电力系统自动化 V01．37No．2 ofElectricPower 2013年1月25日 Automation Systems Jan．25，2013 DOI：10．7500／AEPS201208023 基于综合几何指标的广域电力系统稳定器设计 BOSE3 陈 刚1,2，程林1’2，孙元章1’2，Anjan (1．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市100084； 2．电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市100084； ofElectrical and State WA 3．School Science，WashingtonUniversity，Pullman99164，美国) EngineeringComputer 摘要：选择适当的控制器落点和反馈信号是广域电力系统稳定器(WPSS)设计的一个关键步骤。 而作为应用最为广泛的留数法，在面对多种不同类型备选信号时会因为不同类型信号幅值比例问 题而失效。文中采用基于系统可观性和可控性的综合几何指标来选择控制器的落点和反馈信号， 能够有效克服留数法的缺陷。重点讨论了在考虑实际电网量测和通信要求条件下的广域反馈信号 选择问题，把反馈输入备选信号范围扩大到线路功率、母线频率偏差、区域惯性中心角差、机端功率 及发电机角频率等。研究表明，联络线有功功率最适合作为WPSS的反馈输入信号。最后，结合 设计控制器参数的留数相位补偿法完成WPSS的设计。2区4机系统算例详细说明了WPSS的设 计过程，表明所提出的方法能够从不同类型的反馈信号中选择最优的信号。数值仿真结果表明，按 照该方法设计的WPSS能够有效提高电网稳定性，抑制区间模式低频振荡。 关键词：低频振荡；广域测量系统；阻尼控制；几何指标；电力系统稳定器 0 引言 择控制器落点，特别是如何从数量以及种类众多的 备选信号中选择最优的反馈输入信号是WPSS设 低频振荡是现代电力系统面临的一个重要威 计的一大难题，给控制器的设计带来了极大挑战。 胁，特别是区间模式的低频振荡给电力系统的安全 近年来，大量学者对WPSS的选址和反馈信号 稳定运行带来了很大的挑战。由于阻尼不足导致的 选择问题进行了深人研究，提出了一系列有效的方 发散区间模式振荡甚至可能导致大停电事故口]，给 法[7-11]。其中，留数法[7。81作为应用最广泛的选择 社会经济带来巨大的损失。通常应对这种负阻尼机 WPSS反馈信号的方法，通过计算留数指标来选择 理低频振荡的方法是在发电机励磁系统加装本地电 最可控的机组和最可观的反馈信号时有一个严重的 stabilizer， 力系统稳定器(10calpowersystem 缺陷：只能比较相同类型的信号，这是由留数作为反 LPSS)。LPSS通常以本地功率或角频率为反馈输 2|。而相量