同步電機(jī)最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性研究

摘 要：以單機(jī)無窮大系統(tǒng)為例，建立了發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)出基于線性最優(yōu)控制理論的同步電機(jī)最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)，通過Matlab時(shí)域仿真分析表明，針對(duì)線路短路故障，相比于傳統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)，該最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)能響應(yīng)迅速，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)得出短路點(diǎn)距線路出口處越遠(yuǎn)，該線路的極限切除時(shí)間越長(zhǎng)，極限切除角越大。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁系統(tǒng)；最優(yōu)控制器；極限切除時(shí)間

引言

電力系統(tǒng)存在著穩(wěn)定性和低頻振蕩等一系列問題，特別是采用了大容量機(jī)組、遠(yuǎn)距離輸電以及快速靜止勵(lì)磁方式后，整個(gè)系統(tǒng)的阻尼特性惡化[2]。線性最優(yōu)控制理論突破了古典控制理論單輸入、單輸出控制的局限，實(shí)現(xiàn)了全狀態(tài)量反饋的最優(yōu)勵(lì)磁控制。由此基于線性最優(yōu)控制理論的最優(yōu)勵(lì)磁控制器逐漸被用于電力系統(tǒng)中，其提高了遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)的靜穩(wěn)定極限，抑制了頻率振蕩，改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能[3]。

文獻(xiàn)[2]基于Simulink平臺(tái)對(duì)比了最優(yōu)勵(lì)磁控制和PID+PSS控制，仿真結(jié)果只顯示了發(fā)生短路故障時(shí)電磁功率的變化，沒有考慮故障位置對(duì)極限切除時(shí)間的影響。針對(duì)該問題，本文采用Matlab時(shí)域仿真方法，給出了功角的變化曲線，得出了故障位置距線路出口處越遠(yuǎn)，該線路的極限切除時(shí)間越大。

1 最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

3 結(jié)束語

同步發(fā)電機(jī)的線性最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)能有效地增強(qiáng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)阻尼，抑制低頻振蕩的發(fā)生。通過Matlab時(shí)域仿真，對(duì)線路不同位置發(fā)生三相短路故障進(jìn)行了仿真分析，得出了在最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)作用下，對(duì)于單機(jī)無窮大系統(tǒng)，短路點(diǎn)距線路出口處越遠(yuǎn)，該線路的極限切除時(shí)間越長(zhǎng)，極限切除角越大，仿真圖形給出了極限切除時(shí)間和極限切除角的大小，與通過暫態(tài)穩(wěn)定等面積法則計(jì)算的結(jié)果基本一致。在最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)作用下，故障的平息響應(yīng)迅速，保證系統(tǒng)能很快地達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]PRABHA KUNDUR.電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[2]程啟明，胡曉青，周卉云，等.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的最優(yōu)控制仿真[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27（3）：275-279.

[3]凌艷.基于線性最優(yōu)控制理論的勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真[J].變頻器世界，2007（7）：43-46.

[4]陸嫻，郭昊坤，陸國(guó)超.同步電機(jī)最優(yōu)勵(lì)磁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電工電氣，2011（11）：25-28.

作者簡(jiǎn)介：薛媛媛（1986-），女，河北廊坊人，碩士研究生，研究方向：電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。