svc与发电机励磁和汽轮机汽门的非线性协调控制

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1、SVC与发电机励磁和汽轮机汽门的非线性协调控制1绪论1.1现代电力系统稳定运行研究现状及意义电力系统能够正常运行的前提是具有足够的稳定性，而所谓的电力系统稳定性是指当电力系统工作在正常状态下，受到外界未知扰动后不会发生非同步运行、电压崩溃和频率崩溃的能力。电力系统的稳定包括：频率稳定、电压稳定和功角稳定[1]。现代电力系统的运行状态有两种，稳态和暂态。严格来说，当电力系统运行在稳态时，其运行参数不是常量，而是在某一平均值附近变换的量，但其变化很小，我们可以将其视为常量，因此我们主要对电力系统的暂态进行研

2、究[2]。通常，电力系统在运行过程中会受到各种未知的突然扰动，这些扰动会使得系统处于暂态过程中，虽然暂态过程非常短暂，却会引起运行参量发生较大的变化，对系统造成严重的危害，甚至会使得电力系统陷于瘫痪和混乱，对人民生活及国民经济造成灾难性损失，这就需要我们对系统进行定性分析，以及时采取有效的防范措施。目前，电力系统暂态稳定分析方法主要有三种，一种是间接法，如时域仿真法，一种是直接法，也称暂态能量函数法，另一种是人工智能法[3]。间接方法，又称时域分析法（又称数值解法），这种方法利用各种数值积分解法，以系统

3、的潮流解为计算初值，求解描述系统暂态过程的代数和微分方程组，并对电力系统的机电暂态过程进行数值仿真，并依据相应的仿真结果对系统的暂态稳定性进行定性分析。从二十世纪五十年代中期开始到七十年代中期，数值解法得到迅猛发展，在电力系统离线暂态稳定分析方面应用更加深入，同时在实际工程中，也研发出很多实用的计算程序。数值解法按照积分方法的不同分为显式积分和隐式积分。显式积分法是早期的暂态稳定计算的主要方法，包括欧拉法、改进欧拉法和龙格-库塔法，与前两者相比，龙格-库塔法更加优越，其采用的元件数学模型更为详细，其计算

4、精度和数值稳定度也都优于前两者，目前仍有应用。..........1.2发电机励磁与汽轮机汽门开度控制概况汽轮机汽门控制和发电机励磁控制是提高电力系统稳定性能的两种重要手段，但由于发电机励磁控制受励磁电流幅值的限制且励磁电流的上升速度也受到励磁绕组时间常数的限制，因此对于改善系统的稳定性能而言，仅靠发电机的励磁控制是有限的[8]。汽轮机的汽门控制就是利用调节汽门快速关闭汽轮机，瞬时减小电力系统故障后原动机的出力，以减小因功率的不平衡而引起的功角摆动和转子加速，保证电力系统在故障扰动后不至于失步的稳定措施

5、[8]。汽门控制在调节系统频率改善系统暂态稳定方面所起的作用有时甚至大于励磁控制系统。因此对汽轮机汽门控制的研究是很有意义的。汽轮机汽门调节含有高压主调节汽门和中低压调节汽门（即快关汽门），正常情况下，仅考虑高压调节汽门单独作用，不考虑快关汽门的调节作用，只有在系统发生故障后，快关汽门才会作用。而快关汽门又可以细分为瞬时快关和持续快关。其中瞬时快关的作用是允许汽门恢复至原来位置；而持续快关则按照调整后的开度控制汽门，以达到新的功率稳定点[9]。在实际工程中，因为输入幅值限制的普遍存在，因此我们还需考虑约

6、束的问题，并通过引入切换控制律解决控制幅值约束问题，实现主控汽门与快关汽门的切换控制。近代，随着汽轮发电机组电液调速系统的快速发展，汽轮机的汽门控制在改善电力系统暂态稳定中起着越来越重要的作用，它不仅可以有效的改善系统的大干扰稳定性能，对系统的小干扰稳定和抑制低频震荡等方面也有不可低估的作用[10,11]。很多学者也逐渐认识到汽轮机的汽门控制在电力系统稳定性的改善上有着重要作用。近年来，在发电机组汽门稳定控制器的设计中，应用了许多先进的控制方法，并取得了良好的成果。针对适应情况和功能来说，汽门控制适应范

7、围较广，不仅适用于受电端及弱联线路两端发电厂，同时对远距离输电的供电端发电厂等情况也有良好的稳定调节作用。就其经济性而言，汽门控制属于弱电部分措施，不需要再增加各种高压设备，成本较低且稳定有效。............2SVC与汽轮机汽门的积分逆推协调控制2.1引言柔性交流输电系统（FlexibleAlternatingCurrentTransmissionSystem）装置可以显著提高电网的功率传输能力，并根据系统的需要迅速调整电压、相角、阻抗这三个直接影响交流功率传输的主要参数，使得系统潮流更可控。

8、近年来大功率半导体器件不断发展，FACTS装置的制造与应用也相应得到了突飞猛进的发展，在电力系统中的应用也更加广泛。静止无功补偿（StaticVarpensator,SVC）是一种较为常用的FACTS装备，具有较强的无功调节能力，能迅速提供电压支持，增进暂态稳定，也可抑制系统的低频振荡。SVC通过从电网吸收或向电网输送可持续调节的无功功率，以维持相应安装点电压的稳定[37-39]。SVC通常由电抗器、静电电容器以及检测与控制系统组成，目前常