SMES抑制电网功率振荡的导纳控制策略

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1、SMES抑制电网功率振荡的导纳控制策略摘要：为实现超导储能装置(SMES-SuperconductingMagneticEnergyStorage)对电网功率的准确跟踪与快速补偿，并有效抑制电网的功率振荡，本文首先分析了含SMES的单机系统的功角特性。在能量函数分析的基础上，以提高系统阻尼为目标，推导了导纳控制方法数学模型。最后通过算例验证了SMES抑制单机无穷大系统功率振荡的效呆，仿真结果表明该控制方法可有效抑制系统的功率振荡，使电网迅速恢复稳定运行状态，大大提高了电网的稳定性。关键词：电力系统；SMES;导纳控制；

2、功率振荡AdmittanceControlStrategyofSMESSuppressingPowerOsciliationinPowerSystemABSTRACT：InordertorealizethatSMES(SuperconductingMagneticEnergyStorage)couldtrackandCompensatesystempoweraccuratelyandfast,andsuppresspoweroscillationeffectively,thepaperanalyzesthepowera

3、nglecharacteristicsofsinglemachinesystemwithSMESatfirst,Andthen,derivesSMESmathematicalmodelcontrolledbyadmittancetoimprovethesystemdampingbasedontheanalysisoftheenergyfunction.FinallyperfecteffectofsuppressionofpoweroscillationinsinglemachinesystemwithSMESisver

4、ified・Thesimulationresultsshowthatthemethodcansuppressthepoweroscillationeffectively,recoverstablerapidly,andimprovethestabilityofthesystemgreatly・KEYWORDS:powersystem；SMES；admittancecontrol:poweroscillation1引言随着全国电网互联程度的提高，使得远距离重负荷输电线路上易发生功率振荡。此外，风电等新能源并网对电网的冲击

5、以及快速高增益励磁调节器的应用也使系统的功率振荡现象频发，严重时可能导致大面积停电，造成巨大经济损失⑴。因此，解决功率振荡问题己成为电网安全稳定运行的重要课题之一2讥超导储能装置(SMES)作为灵活可控的有功功率源，可主动参与系统的动态行为，调节系统阻尼，实现主动致稳，在一定程度上解决功率振荡问题，提高系统的稳定性和可靠性⑷。SMES的性能优劣与其采用的控制方式密切相关，控制方式有很多，如电压电流双闭环PI控制、PID控制、状态反馈控制、神经网络控制、滑模变结构控制、非线性PID控制、逆控制、最优控制、自适应PID控制

6、、模糊逻辑控制以及基于李雅普诺夫稳定性理论的控制等I5',2,o文献［5］对SMES采用电压电流双闭环Pl控制有效提高特高压联络线的功率振荡，但由于变流器的罪线性特性，PI控制的快速性右限，且其稳定性及性能受系统参数变化基金项目：国家白然科学基金项U(51347007)；国家863高技术基金项目(2012AA050208)。的影响。文献［7］设计了SMES非线性PID控制器,该控制器的设计不依赖于受控系统数学模型，具有结构简单，易于实现，适应性强的特点，但其参数设计还需进一步研究。文献［12JSMES采用模糊逻辑控制

7、，仿真结果证明了该控制方法在提高系统稳定方面的冇效性，但因涉及到复杂的算法工程屮实现起来冇一定难度。为了使SMES能够在四象限快速，独立的控制有功功率和无功功率，研究SMES的控制策略具有重要的理论价值与实际意义。本文首先分析了含SMES的单机无穷大系统的功角特性，在能量函数分析的基础上以提高系统阻尼为目标，推导了以SMES接入点电压S、/为控制变量的导纳控制方法数学模型；最后，对单机无穷大系统的仿真结果表明该控制方法可冇效抑制系统的功率振荡，使系统迅速恢复稳定运行状态，从而大大提高统的稳定性。2含SMES的电力系统功

8、角特性SMES接入系统后，通过控制其输出的有功和无功功率，可以改变系统的阻尼，达到抑制系统功率振荡的效果。图1为含SMES的单机系统示意图，SMES接入单机系统的等值电路如图2所示。IxKo=~TT(Gsmes+JBsmes)zioAiGn=Re[y；0]+Re[ri2]XM+X2)'由以上参数可得图3所示系统有功功率为I⑶(10