FACTS装置控制器设计中的关键技术问题
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第 3 2卷 娃 】斗 c s 发 生 中 国 j 电 力 瓤 曲 1 9 9 9年 第 2期 2 3;。F AC TS装 置控 制 器 设 计 中 的关键 技 术 问题 Ke y T e c hn o l o g i e s o n De s i g n o f FACT S Con t r o l l e r 一 系 麓 薹英 京 2 【摘要】在 归纳总结大量文献的基础上,对 F AC TS 装 置 控 制 器 设 计 中会遇 到 的 一 系列 关键 性 的 技 术 问 题,诸 如 夹速信 号采集 处理、控制 的 多 目标、直流偏 磁 问题、不 对 称 问题、控 制 与 保 护、控 制 器 之 间 的 协 调 等,做 7较 全 面的 综 述。【关键词】F AC TS 控制器设计直流偏磁 Ah s t r a c t Ba s e d o n S umm a t i on o f m i v e r e f e r e nc e ma t e r i a l s,t h i s pa p e r c o m p r e h e n s i v e l y d i s c u s s e s a s e r i e s of c r i t i c a l pr o b l e ms e n c o un t e r e d i n de s i gn o f F ACTS C O D _ 一 t r o l l e r,s u c h a s p r o b l e ms o f f a s t s i g na l a c q u i s i t i o n mu l t i t a r g e t c o n t r ol,DC ma g n e t i z a t i o n,u n e q ui l i br i u m,c o n t r o l a n d p rot e c t c o o r d i n a t i on a mo ng c o nt r o l l e r s e t c Ke y wo r d s F ACTS c o n t r o l l e r d i g n DC M a g n e t i z a t i on 0前 言 柔性交 流 输 电技术(F AC TS)是 近 年 来 出 现 的 一项新技术 它应用 电力 电子技 术 的最 新发 展成就 及现代控制技 术实现对 交流输 电系统参数 以至网络 结构的灵活快速控制Iv 以期实现输送功率的合理分 配,降低功率损耗和发 电成本,大幅度提高 系统 稳定 性、可靠性。使 电力 系统 中影响 潮流 分布 的 3个主 要 电气参数:电压、线路 阻抗 及功 率角可按 系统 的需 要迅速调 整。F A C TS装置包括:静 止无 功 补偿 器(s vc),新 型静止 无功发 生器(S t a t C o m)可控 串补(TC S C),晶 闸管控制 移相 器(TC P A R),统 一 潮流 控制 器(UP F C),晶闸管 控制 动 态 掣动(T C DB),晶 闸管 切换过 压保护(T S OVP),次同步振荡抑制器(N GH S S R)。F AC TS技 术的出现 给研 究者研 究新的控制 器 解决新的问题 带 来新 的挑 战 和机遇。而 在 F AC T S 装置控 制器的设 计过 程 中,有一些 关 键技术 问题具 有普遍 的理论意 义 需要 多个 学科 知识 的综 合才能 解 决。1卜 2 1 非正常运行如何迅速、准确地获取信息 合适的反馈量 的选取 对于 F AC T S控 制器 的设 计来说非常重要。电力 系统稳 定控制一般需要 的信 息有、P、Q、U、J、0(同步信号)。F AC T S装置 的控 制反应时间一般在 2 3周期 级,但 许多电力 系统参 量如 有效 值、有功 功率、无 功 功率 等,都是 以工频周 期 为基础 而 定 义的。按传 统 方法计算 上述参 量需 一个 工频 周期 的采 样 时间,这 将使 F A CT S带 来 的快速 好 处 丧 失 无 法 发挥 其 在 电力系统 稳定和振 荡 中的作 用。例 如,清 华大 学 与 河南电力工业局联合研制的 3 0 0 k v a r S t a t C o m在控 制规律设计过 程 中用 传统 的 无功功率、电压 有效值 概念 时就遇到 了 问题。在用 P I D控 制时,因为装置 的时间常数为 5 3 ms,响应 时间也仅为 2 0 n 1 s 左右,使用以工 频周期为基础而定义 的无功进行 定无功控 制时 测量计算 环节 至少 有 2 0 ms 的延时,P I D控制 的比例环节 的放 大倍 数必 须很 小,否则 装置容 易 出 现振 荡。这就 需要从理论上发展上述有关参量的 瞬 时值 定义。笔者 在任 意 电压、电流 波形 的瞬时 值概 念的基础 上,定 义了三相 瞬时 无功,并提 出了无需储 能元 件、由开关元件组成 的新型瞬 时无功补偿;利用 空间矢量在 n、口平 面上严 格地 定 义了 瞬时负序 并 给出了 瞬时 负序 的 计算 公 式。一些 文 献对 瞬 时有 功、瞬时无功的定义也进行了探讨。F A C TS装置 将 开关动 作 引入到 以基 波为 主的 电力 系统,不可避 免带来了谐波,电力系统故障也会 带来 负序、谐 波、衰 减的 电磁过 程(以毫 秒计),干 扰 和延迟了采样工 作,决 定 电力 系统稳 定问题 的是正 序基波有功 功率的变化,这就要求研究快速、有效的 滤波算法,而 且要 综合考 虑 数据 采样和 处理 的精度 及速度 的关 系,使其 最大 限度 满足 控制 的需要。应 从已经证 明是 鲁捧、可 靠的 应用 中选用 成熟 的滤 波 器技 术。有名的数字博利 叶变换(D F T)就是其 中之 一2 9 维普资讯 http:/ 1 9 9 9年 第 2期 中 国 电 力 第 3 2卷 一。根据傅利叶变换 可以很方便地 计算 出电压或 电 流的基波分量的有效值,以及计算出有功、无功等 电 气 量。2如 何解决 不对 称 问题 在 电力系统 的实际运 行 中,各种 不对 称的存 在 是不可避免的。许 多并联 的 F AC TS装置 是通过 小 阻抗直接连 入系统的,比之发电机,负序 电压更易导 致装置不能正常工 作,因此 需要深 入分 析 系统不 对 称对装置的影响,采取 控制 和保护 措施 使 系统不 对 称时装置 仍能够安 全可靠地工 作。采取 不对称 控制 方法 目前应 用分两 种方式:面 向负荷 的,逆变器产生与 负荷 负序 电流 幅值 相同、相 位相反 的电流,以抵 消 由于 负荷 的不 对 称引入 的 不 对称;面向 系统 的,逆变 器 产生与 系统 电压 幅值 相 同、相位相反的 电压,以抵 消系统不对称对 装置 的影 响。有文 献提 出三相 P WM 电压源逆变器通过 一个 三相变压器与线路 串联,通过抵 消线 间 电势的 负序 分量而达 到不平衡 补偿。此 法对逆变器的容量要求 小,注入的谐波 低 另有文献 提 出,在一 相注入(串 联)一校 正 电势 足够 将 进线 的 负 序 电压 分 量 消除 得到的三相 负荷 端 电势 基本上 是正 序 电势,从而 平 衡。所说的有源线路调节器 的容 量很小,对于 1 0 的不平 衡来说,典 型的情 况 只需 要 3 的容 量。也 有人提 出了利用串联补偿控制方法解决 S t a t C o m 在 系统 不对称条 件下 的运 行 问题,通过 建 立 串联 补 偿 装置 的数学模型,给 出了各环 节的 参数设 计 原则 和 一种适 合于 系统 不对称控 制的快速 系统 负序 电压检 测 方 法。笔者提 出了通过控制 S t a t C o m 触发脉冲使其产 生与系统 电压 负序分量大 小和相 角完全相同的负序 电压以抵 消 系统 电压 负序 分量,从而 抑制 S t a t C o m 负序电流的方法;以 及利用 开关 函数建 立 了典 型 电 力电子装置输入、输 出特性 的开关传递 函数矩 阵,以 此 为基础分析 了典型 电力 电子装 置在系统 不对称条 件下输入、输 出 中的非特 征谐 波分量。3 变 压器 直 流偏 磁导 致 装置 过 电流 问题 电压型 自换 向逆变器 的输 出 中含有的直流分量 会导致变压器直流 偏磁,最 坏情 况下 会 由于 饱和 而 过流。日本的新信浓变 电站 的 5 0 MVA S t a t C o m 在 系统发生扰 动 时,S t a t C o m 的变压 器 受相 邻 的一 个 大变 压器激励发生直流偏磁。东京电力公司开发了 一新型防直流偏 磁控 制 系统,根据 在逆 变器 输 出检 一3 0一 测到 的 电势直 流分量,进 行快 速磁 通矫 正。但 在头 两年运 行中仍因直流偏磁导致装置退 出运行。对 其退 出 原 因 分 析 如 下:过 压 退 出 原 因 8 O MVA的电容器投入 6 6 k v母线 造成母 线 电压波形 畸 变,S t a t C o m 受 其 影 响 进 入“封 锁 状 态”进 而 重 启,直流 电压过 电压继 电器发现直流 电压超过设定值将 装置跳掉。对付 措施是将过 压整 定值 由 1 2 0 调 为 1 3 5。重 启 失败引起退 出原因 l 0 0 0 MVA变 压器投入运 行导 致 5 0 0 k V母线 电压畸变,并涉及副 5 0 Mv a r S t a t C o m 相连的 6 6 k V母线,引起 S t a t C o m 的输 出变 压器 直流偏磁(DC Ma g n e t i z a t i o n),防止 直 流偏磁控 制 起作 用,但 却无 法 完 全抑 制 直 流偏 磁 过流 导致 门极封锁,S t a t C o m 在 5 0 0 ms 后 重新开 启 触发脉 冲 然而波形 畸变 尚未消除,再 次过 流 使装 置退 出。为此 增加 了一套波 形 畸变 检测 电路,只有 在系统波形 不畸变 的情况 下,重 启动功能 才能起 作 用。第 2年 的过 流 引起退 出原 因 相 邻 的 1 0 0 0 MVA大变压 器投 入 系统 引 起过 流,通过 检 测 逆变 器的变压器原 边、副 边 电流 差来抑 制直流 偏 磁的功 能不足以对付附近 大变 压器 投入 引起 的直流 偏磁,原有的抑制直流偏磁的功能 只能对付 由于 脉冲发 生 器长期 偏差引起的 正 负不 平衡、投入大 变 压器 引起 的直流分量,而对 投入变 压器引起 的谐 波分 量无能 为力。现在 日本人 称,可 以采用 一种新 的方 法解决 这个问题 但具体做法 言之不详。最近,我 们对封锁 脉冲后 出现 的过 压原因进 行 洋细分 析并给 出了解决 办 法。其 主要结论 是:不 考 虑变压器磁饱和时 封锁脉 冲,电容器 电压 只与 系统 电压、封锁初 始时的 电容 电 压和 电感 电流有 关。考 虑变压器磁路饱和 时 封锁 脉 冲,与变 压器 的连接 方 式有关。激磁 电流感 应 出的 主磁通 为平 顶波,可分 解为基波和 一 系列奇 次谐 波 磁通。如 果 一次谐 波 电流不能流通,而 磁 路 中 次 谐波 磁 通 可 以流 通,变压器的空载输 出电压中将含 有 一次谐 波 电压,其 幅值与 磁 通 的 含 量有 关;如 果 变 压器 一次谐 波 磁 通、电流都 可以流 通,那 么 次 谐 波 电流感 应的 磁 通可以抵 消原来的 次谐 波 磁通,从而变 压器的输 出 电压 中的谐 波含量降低;如果变 压器 中 次谐波 磁通不能流通,变压器空载输 出 电压中将不含 次 谐 波 电压。当 S t a t C o m变 压器和 系统变 压器采用三相三线 的 Y Y接 法时,S t a t C o m 线 电压 中 l 7次 以 下谐 波 电压互相抵消,激 磁 回路 中没有 1 7次 以下的谐 波 电 流 所 以相电压中每个绕组的 空载 电压 可能 含有 1 7 维普资讯 http:/ 第 3 2卷 F A C TS装置控制 器设计 中的关键技 术问题 1 9 9 9年 第 2期 次 以下的谐波分量。对 3 0 0 k v a r S t a t C o m 的实测结 果证 明了这点,副边 电压 出现 高次谐波(3、5、7、9等 次),3次谐 波电压幅值达 到 基波幅值 的 1 6 3,5次 达基波 的 4 5,7次达基 波 的 1 7,与基 波 电压 叠 加 出现 基波 电压 3倍 以上 的 电压峰值,实 测 电容 电 压达到 1 6 8 0 V(基波时为 5 2 0 V);当 S t a t C o m 与 系 统连接 采用三相 四线 制时,相 电压 的 3次 谐波 电压 经中线和 系统构成 回路,产 生 3次谐波电流,抵 消原 有谐 波磁 通,使 S t a t C o m 变 压 器副边输 出 电压 中基 本不 含 3次谐 波,峰 值 从 1 6 8 0 V 降 为 8 4 0 V 最 终,我 们在 3 0 0 k v a r S t a t C o m 上 采用 了直 流侧 并联 电阻 的方法,为谐 波激 磁 电流提 供通路,通过激 磁电 流的畸变 来纠正磁 通和 电压 的畸变,使谐 波 电压大 大下 降,封 锁 脉 冲 后 实 测 电容 电压 为 5 9 0 V,GT O 可以承受。电弧炉 的 电流 含有快 速、不规 则变化的 无功 功 率和高次谐 波,从而 引起 电压闪变。日本 东芝 公 司 开发 了容量 为 5 MVA 的 闪变抑制 装置,可 与 S VC 相结合,构成混合系统。大容量 S VC补偿大部分无 功功率 和高 次谐 波。它含 有抑 制变 压器直流侧偏磁 回路。该 回路可 通过 检测 变换 器各桥输 出 电流的直 流量。调 节 GT O 的关 断 时 间来 消 除变 压 器 的直 流 偏 磁 4控制 如何 与 保护 相结 合 按设 计,S t a t C o m 只能运 行 在 系统 三相 对 称 的 情况下或 轻微 不对 称的情况 下。一旦系统的负序 电 压超过一定水平,S t a t C o m就会 因 GTO过 电流而无 法正 常工 作。原保护 方式设 定为:如果发 现某 桥臂 有故障,封 锁所 有 桥臂 GTO 的触发 脉冲 后装 置 跳 闸,同时给 出故 障桥 臂 的故 障 信息。因此,如 果 在 S t a t C o m一定 电距 离 内系 统发 生 不对 称故 障,S t a t C o m 中的 GT O将 出现过 电流,装置保护使 S t a t C o m 退 出运 行。这 种 方法 的 明显缺 点在 于:S t a t C o m 不 能在故障切 除后 用于提 高系 统的 暂稳,改 善故 障后 系统的动态品质。还有 一方法是 封 锁 GT O但 不跳 闸的保 护、控制 方 案:系 统 故 障期 间,如 果 GTO过 电流 则将所有 GT O 封锁,但 S t a t C o m 装置 仍与系 统相连并工作在整流状 态;一旦 系统恢复,重新触发 G TO,使 S t a t C o m 回到正常工作状 态。从而使 S t a t C o m 在系统 故障后快速 投入运行,在故 障切除 后马 上起到提高系统暂态稳定性、阻尼振荡、维持 系统 电 压的作用。目前 已在 3 0 0 k v a r S t C o m 装置上实现 了这 种方 案,并将 在河南 洛 阳朝 阳 变 电站 内的 2 0 Mv a r S t a t C o m 上采用。5 如何 实 现 非线性、多 目标的 综合 控 制 电力系统本 身是一 个大 的强非 线性 系统,而 且 很 多是 非光滑非 线性(励磁顶值、开 度限制、乒一 乓 特 性等)或不可逆非线性。其次,电力系统是一个变结 构、变参数的大系统。最 后,电力系统对控制的要求 是多 目标 的(见表 1)。表 1 电 力 系统 的多 目标 控制要 求 当系统存在结构 未 知或 系统 参数波 动很大 时,以及控制 目标有多个且相对重要性不 固定而需要较 多的人为判断时,现 代控制 理论 的优 势就 不复存 在 了。有时这些 目标是 相 互冲 突的,关 健阶段 只能 保 证重点 目标的实 现。例 如。提高暂 稳极 限 与维持 节 点 电压不变有时会产 生矛 盾,为提 高暂稳极 限,经 常 需要放开对节点 电压 限制;为维持节点 电压不变,就 要增 大 P I控 制器 的放 大倍 数,这 会 使 系统 阻 尼 减 弱,容易引起 系统 振荡;过强 的阻 尼使 系统 动态 响应 变得呆滞,延长过渡过 程时 间。另外,F AC T S装置都 存在非线性。以 TC S C为 倒,其非线性 来 自以下几 方面:触发 角与容抗关 系的 非线性;保护 限幅 的非线性;在不 同导通角 间切换时 其过渡时 间不 同(可 在 1 1 0周期 间变 化,1 2周 期对应 的是低 补偿,8 1 0周期 对应的是高补偿)。多 目标控制 的措施有 3类:(1)辩 识不同 目标 以 后,采取不 同控 制 方法,见 表 2。困难 在 于:需 要 在 线辩识不同的 目标,而精确 的 在线辩识 会 以失去 宝 贵的控制时 间为代 价;即使 有 了不 同 目标 的控制 方 法,在不同控制方法 间 的简单 过渡 会 引起 新 的外 加 冲击;(2)不 同控 制规 律取折 中,这 样虽然 避免 了过 一3 1 维普资讯 http:/ 1 9 9 9年 第2期 中 国 电 力 第 3 2卷 渡冲击,但没 有充分利 用控制 可能提 供 的潜 力;(3)采用 自适应控制,低层采用最优控制,管理 层用模糊 控制 表 2 不 同控铷 方法 的效果 比较 控 制 方 法 适 应 性单 誊 稳蔷 蓬 Pl *最优(大 Q】*最优(小 Q)*t *_*乒 一乓*模糊 *t*注:强;*较强;最强。我们 在仔 细分 析 电力 系 统 多 目标 特 点 的 基础 上,利用模 糊理论 为 S t a t C o m 设计 了一 种新 型控制 器,能适 应电力系统 参数变化,在不 同运行状况下辨 识出 电力系统 的主要 目标。从 而采取 正 确的控 制方 式。其具体 实现 方式 是 采用 多状态 线性 反 馈,利 用 模糊辩识 器去改 变其 放大 系数,从 而达到 改变 控制 规律 的 目的。6 用 D S P实现快速、高精度 的脉 冲发生器 对于 F AC T S装 置来 说,控制 的精 度 与工 作 稳 定性在很大程度上依赖于脉冲发生器所检测 的同步 信号的准确性及所产生的 G T O的门极触发信号相 位的均 匀性,特别对 于很大 容量 的 S t a t C o m 更是如 此(对于 TC S C则要 求不是那样高)。由此提 出的高 精度、高分辩率的要求一直是设计 中的难点。声表 面波 压控振荡器构 成的数字相位 合成器纯 粹是硬件 实现,优 点 是 相位 抖 动 小,缺 点 是调 试 复 杂,为控制器 向脉冲发 生器送 两 个角 度就 付出 了巨 大 的硬件开销,其实完全可以用软件实现;且 测频 不 准(周期法测频 现 在基本不再 采用),跟踪 频率 范围(4 9-5 1 Ha)。而用 DS P来 实现 脉 冲发 生器 只 要改动软件就可 使其适 应于 不 同的应用场 合 灵 活 性很大。D S P实现脉冲 发 生器跟 踪速度 快,频率 范 围宽。触发脉 冲同步信号 的选取 对 S t a t C o m 的运行存 在重要的影响。它决定 了逆变 电压的相位 以及功率 的流动方式、直 流电容 电压 脉动的 幅度、S t a t C o m输 出电流的畸变 度。应采 用系统 电压的基波正序分量 作为 同步信号。经分析,认为采用 TMS 3 2 0 C 3 X可 以满足要求。3 3 3 M F L O P S 指 令 周期 为 6 0 n 5;3 2位 指令 和 数 一32一 据字;8个 4 0位的扩 展精度寄存器;2 K 片内的 R AM 单周 期 内可以访问两次。DS P具有多总线 结 构,允许并 行操 作;具 有乘法 累加计算 的单周 期指 令。现 已 开 发 成 功 基 于 DS P 的 F AC TS通 用 控 制器。7如何 解决 频 率 测量 速 度、精 度 问题 周期 法(Z e r o c r o s s i n g Al g o r i t h m)物 理 概 念 清 晰、易于实现,但 其缺 点 明显:精度 低,受谐波、噪声 和非周期分量 的影响,计 算放 大 噪声,可靠性 差,实 时性不好 等。笔者提 出新 的 电力 系统频率定义及相 应 的“虚拟转子法”测频 原理。解 析法 的特点是模型 简单,未考虑谐波、噪声 和 非周期 分 量的影 响,算法 简 明 计算量小,不适宜 非稳 态频率 的测量 即使 在 稳态条件 下,亦必须有严格的前置滤波 环节,且算法 推导有近似化 过程,精 度总 体不高。误 差 最小 化原 理类算法(最小二乘 算法、最小绝 对值近 似、牛 顿类 算法)、DF T(F F T)类 算法:内在 具有 不敏 感于谐 波 分 量的特性,但对信号 的周期延拓 引入频率混 叠 需 前置抗 混 叠 滤波 器。动 态跟 踪性 质 不 佳,时 滞 长,越小,时延越长,测 量范 围窄(1 0)敏 感于噪 声和信号 幅值 变化。正 交 去调 制法:一般 动 态跟 踪 能力 比较 好,且 比较 容 易通 过滤波 法去 除高 噪声和 谐波干扰,但不容易对付工频附近的 噪声。还有一种算法用一个正弦正交和一个余弦 正交 F 1 R滤波器实现 去调制,并对输 出进 行简 单 的代 数 运算来估计 原信 号频率,该算 法较 明 显体 现 了 去调 制与 DF T的本质一致性。为动态 补偿 不匹配误 差。将正交滤 波器输 出除以一个根据 最近频率测量进行 自适应补偿的滤波器幅值增益;为避 免不稳定,自适 应补偿级用 最优预测 算法 来计 算补 偿量,具体 实 现 时,滤波器增益事先算好,存储在查找表 中。算法还 包括 对信号 的前后 置滤 波。查找 表 的存储 量,决 定 于分辨率(精度)、测量范 围和动 态跟 踪性能 等因索。查 找表设 计为 4 75 3 Hz,分 辨率 为 0 0 0 1 Hz。硬 件用 T Ms 3 2 0 c 3 1 DS P实现。该频率 测量 设备 在可 编程继 电器测 试设备 上进 行 了测试,使 用 已知 的参 数信号和一基于微机的电力系统仿真器。结果表明 该测频设 备在稳态和动 态情 况下均可 以给 出快 速精 确 的测 量。如果 算法 用于频 率保 护 继 电器,设 备对 相位和幅度的瞬变响应不理 想。8 F AC TS的控 制 如何 与 EMS相结 合 如果在 电力 系统 中 广泛 应 用 F AC TS装 置 协 维普资讯 http:/ 第 3 2卷 F AC TS装置控制器设 计 中的关键技 术问题 1 9 9 9年 第 2期 调问题的复杂性 会大大 增加。如 果 处理 不当,会导 致降低 电力供应 的可靠性。一部分 F AC T S装置 的 优 良特性 只有与能量管理系统(EMS)相结合(C o o t d l n a t i o n)才能 实 现。电 网 的 EMS系 统 必 然 要 将 F AC TS控制器 的作 用综 合进 去,修 改、补充一 些 软 硬件,使得 E MS中的 AGC、E DC和 O P F等功 能 的 效益得到提高。一些动态功能(如 动态安 全分析)和 恢复性控制也会得到促进和改善。通过典型的 E MS信道 所得 的测量 量 只是提供 了 F A C TS控制 器能够作用 的系 统一个子 集的可观 测性,为 了它们发挥更大作 用,必须建立更多的信息 通道。当 F AC TS装置 需 要增 强 暂 态稳 定 性 时,在 关键厂站和 F AC TS控 制器之间应 建立分辩 率为 3 O ms 到 5 0 ms的信 道。现在,最 主要 的 瓶颈 问题 是 E MS的通 信 延时,它 与其说 是技 术限制,不 如说 是 一个实现的工艺 问题。F AC T S可 以优化潮流、在不同运行 区域 提供 电 压控制、减少机 械设备 的动作、充 当开关操 作、提 高 电力品质。尽管 涉及 到 F AC T S的动 态、暂 态 的控 制环在 E MS外就 闭合 了,这 些 控 制器 的某 些特 定 参数 只有在 E MS所 提供 的信 息基 础上 才能得 到最 佳的调节。将来,F AC TS控制器一定程度 的 自适应 可以从 E MS开始,因 为 F AC TS控制 器的参数 被调 到符 合现 行的 负荷 和 网络 结构,它的响应 会 比按 最 坏情况整定更 为有效,毕竟最坏情况只是偶 尔发生。一些 E MS中心 已经 实现 了快速 暂态控 制器 的 自适 应 也 叫特殊保 护系统 根据现在运行状况决 定那些 继 电器 闭锁或打开。E MS现可用 的软 件,只有相 当 简单的 F AC T S扩 展模 型,能够在 其 他 一些 机械 控 制器 的相 同等级 上稳态 完成 F AC TS的控制 和一些 协调,如潮 流调 度 员、静 态安 全性 功能、最 优 潮流。前两个功能使 用稳态潮 流,由运 行人 员手工 干预 完 成不 同设 备的协调,工 具软 件 只是用来 验证运 行 人 员选择的有效性。最优 潮流使 用 同样潮 流模 型,但 它可 以 自动协调不 同设备 的控 制,已完 成 以下 功能 之一:损耗最 小,生产成本 最小,安全性 等。这是 相 当复杂的功能,引入 EMS不 久,在线 使用需 要 提高 其鲁 棒 性。除 了要 把 不 同 F AC T S的模 型 组 合 进 来,O P F还 需 要 能把 阻 抗 作 为 控 制变 量的 推 广 算 法。这 些新 的控 制变量对解法 的鲁棒性 的影响现在 还 不 知道。9 控 制器 之 间的协 调控 制 F AC TS装 置通 常是按 具体 需要个 别设计 制 造 的,标准 平 台和 模 块 结构 等 技 术 虽可 促 进 F AC T S 控制器设计 的标准化,但 近期 内很 难改变 其 个别设 计应用的总局面。传统 的分 散 配置 的分 散 F AC TS控 制 器之 间,F AC T S控制器与按 分 散控制 理 论设 计 的 已有快速 控制器(如 系 统继 电保 护、P S S、励磁 系统 及 其附 加 控制)之 间,F AC T S控制器 与常规 型控制器(如汽 门 快关、电气制 动、调速 器及 其 附加控制、常规 串补或 并联补偿等)之间。各种相互关 系或相 互作 用需要认 真研究。原先,它们实际是在简化模型下设计的“孤 立”控制器,只考虑 本机 可测 信号,不考 虑 多机 系统 之间 的关联作用,也 不考 虑 系统 中其 他控 制器 的存 在及其相互影响。其结果是使这种控制 器只能对 改 善本机控制特性有 一定 好处,对 系统 中其 他相邻 机 组的动态行为不可 能有 确 定的改 善,相反 却存 在 由 于各控制之 间动 作无 法相 互协 调而使系统或各 自的 控 制特性 恶化 的可 能。北美 系统 在 加装 P S S过 程 中曾有过缺 乏协 调而 使低频振荡重新 出现甚至加剧 的实倒。F AC T S装 置使 电力系统 增 加 了一批 响 应 时间常数以毫秒计 非常 灵敏 的控 制器,使协调 控制 问题 更加复杂。全状 态量 反馈 最优 控制可以使全系统性能指标 对各个控制器 的动态 行 为进行协 调,但 其各个 控制 器的反馈 量必 须取全 系统 所有状 态量或输 出量,这 是无法实现的,必须 采用最优分 散协调 控制 的方法,科学地处理 多机 系统 中受 控对 象如 何解耦 解耦 以 后 又怎样按 给定性 能指标进行分散控制器之 间的最 优协调 问题。其关键 技术问题包括:F A C TS控制 器 种类、结构的选 择 及反 馈量 的选 取;F AC TS装置 安 装地 点的选取及 参数 的 整定;同 一地 区多种 控制 器 的协调,不同地 区控制 器间的谐 调;非 线性 和不 确定 性 的处理;多运行 点、运行方式变化 的适 应性及 不同 干扰的适应性;多 目标的协调;大规模矩 阵特征根 的 分析;为简化控制器 设计 计算 所需 要 的系统 降阶 动 态等值。(参考文献从略)收稿日 期:1 9 9 8 0 9,2 5 (责任 编辑 紫 君)更正 本刊 1 9 9 9年 第 L期 广 告 1内容 应 为 保定 冀 澳 电力 自动 化设 备 有 限公 司(集 团)经 国际 认 可论 坛 多 迦承 认协议(L AF ML A)集 团承 认 通过 I S O9 0 0 1;1 9 9 4 质量 保证 模式”特 此更 正。一33 维普资讯 http:/
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