抑制电力系统低频振荡的方法研究张焕博，李啸骢，徐俊华（广西大学.docVIP

抑制电力系统低频振荡的方法研究 张焕博，李啸骢，徐俊华 （广西大学电气工程学院，广西南宁 530004） 摘要：针对电力系统中出现的低频振荡现象，本文利用非线性控制理论设计出了新的抑制低频振荡的非线性控制律。该方法首先将含有励磁调节的非线性系统进行完全精确线性化，然后在线性化的系统中进行控制律的设计，最后将设计好的线性控制律反变换到非线性系统中。通过仿真实验证明，该非线性控制律具有比PSS更好的效果，在系统受到扰动后可以迅速的达到平衡，大大提高了系统的稳定性。 关键词：低频振荡；非线性控制；精确线性化； PSS Study on Methods of Suppressing Low Frequency Oscillation in Power System Zhang Huanbo,LI Xiaocong, XU Junhua (School of Electrical Engeering,Guangxi University,Nanning 530004,Guangxi,China) Abstract：A new nonlinear control law for low frequency oscillation is designed by using nonlinear control theory in order to solve the phenomenon of low frequency oscillation in power system. The method first linearizes the nonlinear system with excitation regulation completely, then designs the control law in the linearized system, and then transforms the designed linear control law into the nonlinear system. The simulation results show that the nonlinear control law has a better effect than PSS, and can be quickly balanced after the system is disturbed, which greatly improves the stability of the system. Keywords：low frequency oscillation, nonlinear control, accurate linearization, PSS 0　引 言 随着全世界范围内电力系统规模的日益扩大，输电容量的日益增加，在不同地区的电力系统中相继出现了频率在0.1~2.5Hz之间的功率振荡现象，由于该振荡频率低，持续时间长，人们将其称作低频振荡。低频振荡多发生在远距离、重负荷输电网络以及采用了快速励磁调节的系统中[1~3]。大家普遍认为是由于电力系统缺乏阻尼所引起，称为负阻尼机理。根据负阻尼机理，文献[4]最早提出了电力系统稳定器即PSS的设计，该方法是利用相位补偿的原理对电力系统的励磁调节系统进行协调控制，进而达到提高系统阻尼的效果，抑制低频振荡的发生。 本文设计出了多指标非线性控制方法，用来抑制电力系统中出现的低频振荡，通过对比PSS的仿真效果，验证了该方法的有效性。 1低频振荡的基本原理 1.1海佛容—飞利蒲斯（Heffron-Philips）模型[15] 在如图1.1所示的单机—无穷大系统中，同步发电机采用三阶模型，忽略发电机定子、变压器以及输电线路的电阻，励磁系统为快速励磁系统。 图1 单机无穷大电力系统模型 Fig. 1 Single-machine infinite-bus power system model 图1所示的系统可以由以下方程来描述： （1） 在上式中，是发电机转子运动相对电角位移；是发电机转子运动同步电角速度；是原动机机械功率标么值；是发电机电磁功率标么值；为发电机端电压；为无穷大母线电压；为折算到定子侧的励磁电势；是机组固有阻尼系数，一般取1-3；是机组机械惯性时间常数(秒)； 是发电机的直轴同步电抗；是发电机的直轴暂态电抗；为变压器电抗；为线路电抗；，，。 同步发电机正常运行的的矢量图2为： 图2 发电机正常运行矢量图 Fig.2 The vector diagram of generator 由上图可得： （2） 对式（1）、（2）两式进行线性化等处理后，最终可以得到如式（3）所示的用于研究低频振荡用的单机无穷大系统线性化模型。 （3） 式中：；是发电机暂态电势偏差；是发电机电磁功率偏