基于阻尼转矩分析法的广域阻尼控制器设计
第41卷第7期电力系统保护与控制Vol.41 No.7 2013年4月1日Power System Protection and Control Apr.1, 2013
基于阻尼转矩分析法的广域阻尼控制器设计
陈 中, 胡吕龙
（东南大学电气工程学院，江苏 南京 210096）
摘要：阻尼转矩分析方法（DTA）是建立在发电机转子运动所获得的阻尼转矩这一概念，物理意义清晰。将阻尼转矩分析法扩展至时滞电力系统，推导了广域阻尼控制器（WADC）考虑时滞时的DTA模型。基于全系统DTA模型研究了时滞WADC对系统阻尼的影响机理，提出了时滞特性表征指标。在此基础上，从广域时滞信号的选择和控制器参数整定两个方面，推导了考虑时滞影响时WADC的配置方法。通过算例阐述了WADC的配置优化过程，并得到了时滞特性对WADC角度影响强度要明显大于放大倍数影响的结论，也证明了基于DTA的计及时滞的广域阻尼控制器的配置方法的正确性和可行性。
关键词：小干扰稳定；阻尼转矩法；广域阻尼控制；时滞
The study of design of wide area damping controllers based on DTA method
CHEN Zhong, HU Lü-long
(School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)
Abstract：The concept of damping torque analysis (DTA) is established on the basis of the generator rotor movement, and its physical meaning is clear. This paper extends the damping torque analysis to power systems with time delays, derives the DTA model of wide-area damping controller considering the time delay, studies the mechanism of the impact of wide-area damping controller on system damping with time delay, and proposes the time delay characteristic representation index. On this basis, from two aspects of the wide-area delay signal’s selection and the controller parameters tuning, the configuration of wide-area damping controller considering time delay is derived, the WADC’s configuration optimization process is described by examples, and it is concluded that the delay’s impact on controller’s angle seem to be greater than on the controller’s magnification. It also proves the correctness and feasibility of the configuration of the wide-area damping controller considering time delay based on DTA.
Key words: small-disturbance stability; damping torque analysis; wide area damping controller; time delay
中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)07-0036-05
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互联电网动态稳定性问题成为制约大型互联电力系统输送能力的重要因素，传统的电力系统稳定器（PSS）采用本地测量信号，对区域振荡阻尼的提升并不明显。相量测控单元（PMU）和广域测量系统（WAMS）技术能全面测量和快速传输电网运行状态变量，这些信息构成广域控制的反馈信号使得阻尼控制器能更有效地抑制低频振荡。目前广域附加阻尼控制器（WADC），如PSS、FACTS附加阻尼控制器、直流调制控制器等，采用广域测量信号抑制系统低频振荡在理论研究上和工程实践中都取得了较大的进展。广域测量信号的引入使得电力
基金项目：科技部十二五科技支撑项目（2011BAA01B02）系统成为一个实际运行的时滞系统，时滞对于系统稳定具有重要的影响，在时滞较大时，控制效果将会急剧恶化甚至会引起系统失稳。文献[1]指出，即使是很小的时滞（如25 ms）也可能使得在不考虑时滞的电力系统中性能优越的控制器失效；文献[2]将改进的细菌觅食优化算法（BFO）应用于广域阻尼控制器和STATCOM控制器的协调设计，增强电力系统稳定性，减小通信时滞的不利影响；文献[3]应用线性矩阵不等式（LMI）设计了时滞全状态反馈鲁棒控制器；文献[4]研究了计及时滞影响的电力系统稳定器（PSS）的H∞控制，所设计的控制器具有较好的时滞不敏感性，对外部扰动能保持电力系统动态稳定；文献[5]基于智能寻优算法设计了输出反馈控制器，文献[6]针对广域阻尼控制设计了基于多项式拟合的预测方法补偿滞后的远方反馈信号；文