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第一篇 基于WAMS的电力系统监测技术 3

第1章 广域监测系统 3

1.1 相量测量单元 3

1.2 广域监测系统 4

1.2.1 系统架构 4

1.2.2 WAMS主站 6

1.2.3 数据共享内存系统 7

1.3 本章小结 9

第2章 基于Prony算法的低频振荡在线监测 11

2.1 电力系统低频振荡分析基本理论 11

2.2 多信号Prony算法简介 14

2.2.1 多信号Prony算法辨识振荡模态 16

2.2.2 多信号Prony算法需要注意的问题 17

2.3 线性系统能观性与能控性理论 20

2.3.1 低频振荡特征模式的能控性与能观性 20

2.3.2 线性系统的能控性与能观性 20

2.3.3 输出反馈系统中观测与控制的综合 26

2.4 贵州电网基于WAMS的低频振荡在线监测系统 30

2.5 本章小结 33

第3章 基于WAMS的电压稳定性在线监测 35

3.1 电压稳定性研究现状 35

3.1.1 电压稳定的定义和分类 35

3.1.2 电压稳定机理 37

3.1.3 电压稳定安全指标 39

3.1.4 电压稳定性研究方法 40

3.1.5 电压稳定性监测 44

3.1.6 电压稳定性控制 46

3.2 考虑综合负荷动态特性的最小短路容量研究 49

3.2.1 感应电动机参数变化对电机启动时最小短路容量的影响 50

3.2.2 负荷模型中其它参数变化对电机启动时最小短路容量的影响 57

3.3 基于动态转移阻抗的短路容量在线跟踪研究 60

3.3.1 基于全微分戴维南等值的短路容量计算方法 61

3.3.2 基于动态转移阻抗的短路容量跟踪算法 63

3.3.3 仿真分析 70

3.4 本章小结 75

第二篇 基于WAMS电力系统的低频振荡与阻尼控制 79

第4章 基于WAMS的PSS参数在线优化与阻尼控制模型 79

4.1 广域信号对振荡模式的影响 80

4.2 特征根对广域阻尼控制增益的灵敏度 81

4.3 PSS参数在线再整定算法 83

4.3.1 单一振荡模式控制 83

4.3.2 特征值对广域阻尼控制增益的灵敏度矩阵 87

4.3.3 所有广域阻尼控制器对单个机电振荡模式的控制作用 90

4.3.4 单个广域阻尼控制器对所有机电振荡模式的控制作用 91

4.4 两区四机系统算例研究 95

4.4.1 低频振荡模式区域扩展模型 96

4.4.2 基于区域扩展模型分析所有控制器对单个模式的控制作用 98

4.4.3 基于区域扩展模型分析单个控制器对所有模式的控制作用 99

4.5 PSS参数再整定现场试验 100

4.5.1 全系统的四维留数空间 101

4.5.2 广域控制回路的能控度 104

4.5.3 所有广域控制回路对单个模式的控制作用 104

4.5.4 单个广域控制回路对所有模式的控制作用 106

4.6 本章小结 108

第5章 基于多信号Prony算法的系统留数矩阵辨识与应用 109

5.1 基于Prony算法的多变量系统降阶模型辨识 110

5.1.1 Prony辨识结果与线性系统输出 110

5.1.2 应用小信号激励法进行系统传递函数辨识 111

5.1.3 系统传递函数矩阵与留数矩阵 113

5.1.4 传递函数矩阵到状态方程描述的降阶转化 115

5.2 Prony辨识系统降阶模型的分析 118

5.2.1 Prony辨识系统振荡模态 118

5.2.2 Prony辨识降阶模型的能控性和能观性 119

5.3 模型校验 123

5.3.1 Prony算法得到振荡模态 123

5.3.2 Prony算法得到留数矩阵及能控能观指标 125

5.3.3 Prony算法得到所有广域控制回路对单个模式的能控性 127

5.3.4 Prony算法得到单个广域控制回路对所有模式的能控性 128

5.6 基于RTDS的仿真实验 130

5.6.1 实验系统介绍 130

5.6.2 实验原理 132

5.6.3 实验方案及结果分析 133

5.7 本章小结 136

第6章 发电机组广域阻尼控制器设计 139

6.1 振荡模式的控制配置与观测配置 140

6.2 基于模式能控性指标的控制配置 140

6.3 基于模式能观性指标的观测配置 143

6.4 广域阻尼控制器的地点——信号选择标准 146

6.5 反馈信号选择方法 147

6.6 广域阻尼控制器设计 149

6.6.1 控制器参数计算 149

6.6.2 广域阻尼控制器设计过程 151

6.6.3 广域PSS与本地PSS协调控制 152

6.7 本章小结 153

第7章 广域PSS闭环控制的布点与参数整定 155

7.1 广域阻尼控制系统构架 155

7.2 控制及观测选点 157

7.3 参数整定 158

7.3.1 传递函数框图 158

7.3.2 参数整定方法 159

7.3.3 参数整定结果 160

7.4 广域PSS闭环控制系统的容错处理 160

7.5 本章小结 162

第8章 广域闭环时延的处理 163

8.1 广域闭环时延概述 163

8.2 广域闭环时延的产生及降低时延影响的策略 164

8.2.1 广域闭环时延的产生 164

8.2.2 降低时延影响的策略 166

8.3 基于预测的时延补偿广域动态闭环控制方法 167

8.3.1 PMU装置延时 167

8.3.2 电力系统广域动态控制器部分 168

8.3.3 基于预测的时延补偿广域PSS闭环控制的优点 171

8.4 基于预测的时延补偿广域PSS闭环控制的实现方法 171

8.4.1 物理层数据通道延时特性分析 173

8.4.2 网络层数据通信协议的选择 176

8.4.3 应用层协议国内国外PMU通信标准差异分析 177

8.4.4 PMU通信时滞均匀性测试 178

8.4.5 PMU数据发送时延抖动性测试 180

8.4.6 多项式拟合预测精度及计算时间 181

8.5 本章小结 182

第9章 广域PSS控制系统通信设计 183

9.1 系统架构 183

9.2 服务器和PMU通信 184

9.3 服务器器和NCU的通信 184

9.4 通信系统软件实现 187

9.4.1 采用面向对象程序设计实现 187

9.4.2 多线程并发服务器架构 188

9.5 本章小结 190

第10章 基于WAMS的广域稳定器模型 191

10.1 励磁控制器的试验接口 192

10.1.1 试验接口的接线 192

10.1.2 励磁控制器的试验接口原理 193

10.2 AVR的运行方式 194

10.2.1 自动电压调节器AVR 195

10.2.2 本地电力系统稳定器（LPSS） 197

10.2.3 AVR的工作模式 199

10.2.4 通道间的跟踪 200

10.2.5 AVR保护功能 200

10.3 励磁控制器参数设置 205

10.3.1 WPSS控制信号参数设置 206

10.3.2 RTDS自并励励磁系统放大倍数折算 206

10.3.3 励磁控制器励磁信号输出参数设置 207

10.3.4 励磁控制器AVR参数设置 207

10.3.5 励磁控制器LPSS参数设置 209

10.4 网络控制单元NCU 209

10.4.1 网络控制单元功能 210

10.4.2 网络控制单元硬件平台 210

10.5 WPSS服务器 211

10.5.1 WPSS服务器的功能、需求和平台 211

10.5.2 WPSS服务器操作 212

10.6 WPSS数据采集器 213

10.6.1 WPSS数据采集器功能、接口需求和平台 213

10.6.2 WPSS数据采集器软件 214

10.7 本章小结 215

第11章 广域阻尼控制系统RTDS试验 217

11.1 仿真试验平台搭建 218

11.1.1 试验总体方案 218

11.1.2 广域PSS硬件在环试验的控制器参数 219

11.2 贵州电网广域PSS试验的RTDS模型 221

11.3 验证性试验结果分析 223

11.3.1 广域PSS系统调试 223

11.3.2 广域PSS的参数鲁棒性 230

11.3.3 投运条件测试 236

11.3.4 通信防误测试 245

11.3.5 黔北电厂为观测机组的广域PSS性能测试 250

11.4 本章小结 265

第三篇 基于WAMS电力系统的电压稳定性控制 269

第12章 基于综合灵敏度分析的电压开环控制研究 269

12.1 引言 269

12.2 基于综合灵敏度分析的电压开环控制 270

12.2.1 综合灵敏度分析 270

12.2.2 节点电压的稳定性指标 272

12.2.3 电压开环控制 273

12.3 电压开环控制模型及其求解 274

12.3.1 电压控制模型 274

12.3.2 电压控制模型的求解 274

12.4 改进遗传算法 276

12.4.1 小生境群体的动态聚类划分 277

12.4.2 适应度共享技术 278

12.4.3 改进遗传算法的步骤 279

12.5 基于综合灵敏度分析的电压稳定控制在贵州电网中的应用 280

12.5.1 综合灵敏度分析结果 280

12.5.2 故障仿真分析 285

12.5.3 控制仿真分析 295

12.5.4 指标值仿真分析 297

12.6 基于综合灵敏度分析的电压稳定控制与AVC的比较 300

12.6.1 贵州电网AVC系统特点 300

12.6.2 电压控制策略比较 300

12.6.3 铜仁扰动仿真分析 300

12.7 本章小结 314

第13章 基于广域信息的动态电压闭环控制研究 317

13.1 引言 317

13.2 动态电压控制模型 317

13.2.1 基于广域信息的电力系统等效模型 317

13.2.2 动态电压控制模型 319

13.3 非线性预测控制 320

13.3.1 模型预测控制统一数学描述 320

13.3.2 非线性预测控制的主要步骤 321

13.4 动态电压控制的求解 323

13.4.1 预测电压轨迹 324

13.4.2 滚动优化求解 327

13.4.3 实现流程 328

13.5 仿真分析 329

13.6 本章小结 334

第14章 贵州电网电压稳定监控系统 335

14.1 系统总体功能 335

14.1.1 功能框图 335

14.1.2 结构框图 336

14.1.3 数据流程 337

14.2 数据接口方案 338

14.2.1 WAMS主站接口 339

14.2.2 EMS系统接口 341

14.3 贵州电网电压稳定监控系统介绍 346

14.3.1 主界面介绍 346

14.3.2 实时监测功能 347

14.3.3 系统预警功能 349

14.3.4 数据保存和浏览功能 350

14.4 本章小结 352

参考文献 355

后记 399