基于多平衡点非线性系统理论的电力系统动态稳定控制方法

The present project brings forward a new way of studying the dynamic stability analysis and wide-area control in power systems. In the proposed scheme, the frequency and time-domain method in handling multiple-equilibria nonlinear systems, which is advanced in the area of control theory, is introduced into power system analysis for the first time. Main contents of this project include modeling of single-machine and multiple-machine systems, algorithm for dynamic stability determination and stability margin calculation, dynamic stability controller design, optimization in choosing wide-area signals, as well as wide-area controller coordination. Aiming at dealing with the above-mentioned critical technical points, this project carries on theoretical analysis and algorithm design. Moreover, practical power grids simulation is conducted in virtue of the power system simulation and experiment platform in order to demonstrate the applicability and effectiveness of the derived theoretical results. It offers a brand new solution to cope with power systems dynamic stability control, and at the same time, provides necessary theoretical references for the safe and stable operation of power grids.

本项目首次提出利用控制理论领域先进的多平衡点非线性系统时频域处理方法研究电力系统的动态稳定性及广域控制问题。主要研究内容包括：单机及多机系统建模；动态稳定判别算法设计及稳定裕度计算；动态稳定控制器设计方法构建及优化；广域控制信号优化选择算法设计及广域控制器的协调问题分析。本项目将针对所提出的关键技术问题进行理论分析与算法设计，并借助于电力系统仿真实验平台对实际电网运行进行实例仿真，验证所得理论结果的实用性和有效性。本项目的研究将为实现电力系统动态稳定控制开辟一条崭新的技术实现途径，并为电网的安全稳定运行提供必要的理论参考。

本项目利用多平衡点非线性系统时频域处理方法研究电力系统的动态稳定性，提出了适应于多工况的动态稳定分析及控制器设计方法，主要研究内容包括：首先，研究了基于多平衡态非线性系统时频域处理方法的动态稳定判别及控制器设计算法。其次，基于凸多面体微分包含理论，提出了适用于多工况的多FACTS广域协调控制框架，并给出了协调控制算法；再次，针对WAMS信号存在的固有时滞特性分析了协调控制算法的时滞裕度，使得算法在裕度范围内均可保证系统稳定运行。最后，针对HVDC系统，提出了一种广域分散协调控制架构，其中所设计的上层广域协调控制器对下层的直流附加控制器、PSS和SVC进行协调，并使得闭环控制系统在不同运行条件下均可运行在强阻尼模式下。本项目的研究为实现电力系统动态稳定控制开辟了一条崭新的技术实现途径，并为电网的安全稳定运行提供必要的理论参考。