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本書主要針對(duì)目前影響我國(guó)電網(wǎng)安全與穩(wěn)定的重要因素的低頻振蕩現(xiàn)象進(jìn)行研究。低頻振蕩若不能得到有效控制，就會(huì)威脅電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，會(huì)使電力系統(tǒng)崩潰，發(fā)生電網(wǎng)事故。此外，電力系統(tǒng)廣域信號(hào)的傳輸存在通信時(shí)滯，時(shí)滯會(huì)影響電力系統(tǒng)廣域阻尼控制器的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)控制器的控制效果。控制器的種類和數(shù)量在隨著電網(wǎng)復(fù)雜性的提高而增加，不同控制器之間存在的交互作用有可能不利于電力系統(tǒng)的控制性能，這樣便會(huì)使電力系統(tǒng)變得較為脆弱。因此，本書主要圍繞未考慮時(shí)滯的電力系統(tǒng)阻尼控制、考慮時(shí)滯的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制以及各控制器間的在線協(xié)調(diào)控制三個(gè)科學(xué)問題進(jìn)行研究，并對(duì)未來新能源接入電網(wǎng)后低頻振蕩問題中可能亟待解決的問題進(jìn)行了展望，為相關(guān)科研工作者和工程技術(shù)人員提供了研究新思路。

電力系統(tǒng)低頻振蕩問題是影響我國(guó)電網(wǎng)安全與穩(wěn)定的重要因素之一，低頻振蕩現(xiàn)象若得不到有效控制，就會(huì)威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電力系統(tǒng)崩潰，發(fā)生電網(wǎng)事故。電力系統(tǒng)廣域信號(hào)的傳輸存在通信時(shí)滯，會(huì)影響電力系統(tǒng)廣域阻尼控制器的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)控制器的控制效果。控制器的種類和數(shù)量會(huì)隨著電網(wǎng)復(fù)雜性的提高而增加，不同控制器之間存在的交互作用有可能不利于電力系統(tǒng)的控制性能，這樣便會(huì)使電力系統(tǒng)變得較為脆弱。因此，深入研究電力系統(tǒng)廣域阻尼控制及協(xié)調(diào)控制問題，對(duì)保證廣域環(huán)境下的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和在線協(xié)調(diào)控制器參數(shù)具有重要的理論研究意義。
第一，本書研究未考慮時(shí)滯因素的常規(guī)電力系統(tǒng)廣域阻尼控制問題。由于在電力系統(tǒng)辨識(shí)與控制中存在模型辨識(shí)誤差因素，且模型辨識(shí)誤差因素給電力系統(tǒng)的辨識(shí)與阻尼控制帶來了很大的難題，常常會(huì)惡化阻尼控制效果。針對(duì)此問題，首先建立電力系統(tǒng)閉環(huán)模型結(jié)構(gòu)；其次基于遞推最小二乘法和Ｖｉｎｎｉｃｏｍｂｅ
距離理論提出一種迭代辨識(shí)方法，并給出該方法實(shí)現(xiàn)的全部步驟，該方法把辨識(shí)與控制問題結(jié)合在一起，可以得到最優(yōu)電力系統(tǒng)模型和廣域阻尼控制器模型；最后以四機(jī)兩區(qū)系統(tǒng)模型為例進(jìn)行算例仿真，并與傳統(tǒng)龍格庫(kù)塔迭代辨識(shí)方法進(jìn)行了對(duì)比分析。本書提出的方法與傳統(tǒng)方法相比在振幅上有所減小，趨于穩(wěn)定的時(shí)間減少了一半左右；對(duì)電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子角振蕩進(jìn)行控制時(shí)，趨于平穩(wěn)的時(shí)間在１０ｓ左右。
第二，本書研究考慮時(shí)滯因素的電力系統(tǒng)廣域阻尼控制問題。在考慮模型辨識(shí)誤差因素的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)針對(duì)時(shí)滯問題，首先建立電力系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)滯模型；其次提出一種考慮時(shí)滯(常數(shù)時(shí)滯和時(shí)變時(shí)滯) 因素的電力系統(tǒng)迭代辨識(shí)廣域阻尼控制器設(shè)計(jì)方法，該方法中狀態(tài)反饋控制器和反饋增益矩陣分別用線性矩陣不等式和極點(diǎn)配置法來設(shè)計(jì)，以解決時(shí)滯電力系統(tǒng)阻尼控制問題；最后以四機(jī)兩區(qū)系統(tǒng)模型為例進(jìn)行算例仿真，并在不同時(shí)滯情況下進(jìn)行對(duì)比分析，轉(zhuǎn)子角及功率振蕩可以在８ｓ內(nèi)趨于穩(wěn)定，可以有效地抑制低頻振蕩，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
第三，本書研究電力系統(tǒng)多阻尼控制器的在線協(xié)調(diào)控制問題。首先給出多阻尼控制器參數(shù)協(xié)調(diào)模型；其次提出一種球域人工免疫算法在線協(xié)調(diào)優(yōu)化多阻尼控制器參數(shù)，該算法可以減少計(jì)算量，并且具有全局的搜索能力；最后以四機(jī)兩區(qū)系統(tǒng)模型為例進(jìn)行算例仿真，并與動(dòng)態(tài)指標(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行對(duì)比分析，使用本書方法進(jìn)行控制時(shí)，功率及轉(zhuǎn)子角振蕩曲線趨于穩(wěn)定的時(shí)間縮短５ｓ左右，而且振幅也要小一半左右。仿真結(jié)果表明該算法可以更有效地實(shí)現(xiàn)多控制器參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化，提高電力系統(tǒng)的阻尼控制效果。
第四，在ＲＴＤＳ實(shí)驗(yàn)設(shè)備上對(duì)本書提出的理論進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)驗(yàn)證，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，所設(shè)計(jì)的算法都能有效地抑制低頻振蕩現(xiàn)象。
通過仿真實(shí)驗(yàn)及ＲＴＤＳ實(shí)驗(yàn)可知，考慮模型辨識(shí)誤差因素設(shè)計(jì)的控制器以及含時(shí)滯因素設(shè)計(jì)的控制器能夠更有效地抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩現(xiàn)象；且通過球域人工免疫算法在線協(xié)調(diào)后的參數(shù)亦能有效地抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩，仿真及實(shí)驗(yàn)均取得了較好的廣域阻尼控制效果，可以為我國(guó)南方電網(wǎng)廣域阻尼控制提供理論和技術(shù)支撐。

于淼，北京建筑大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械電子工程系碩士生導(dǎo)師，副教授。2020年獲北京建筑大學(xué)“建大英才”稱號(hào)，IEEE PES理事，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)會(huì)員，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)會(huì)員，北美華人電力協(xié)會(huì)會(huì)員，國(guó)家自然科學(xué)基金電工學(xué)科函審專家。主要從事城市電網(wǎng)的分析與控制、辨識(shí)與智能控制理論及應(yīng)用、新能源發(fā)電與并網(wǎng)控制等方面的科學(xué)研究工作。2010年7月碩博連讀畢業(yè)于北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，2012年11月從清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系電氣工程博士后流動(dòng)站出站，2019年3月澳大利亞科廷大學(xué)電氣與計(jì)算科學(xué)學(xué)院公派訪問學(xué)者，清華大學(xué)電力系統(tǒng)機(jī)發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室訪問學(xué)者，并曾訪問香港大學(xué)、臺(tái)灣大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所以及新加坡國(guó)立大學(xué)、日本公立函館未來大學(xué)等國(guó)內(nèi)外知名高校和研究機(jī)構(gòu)。曾作為負(fù)責(zé)人完成國(guó)家自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目，擔(dān)任國(guó)內(nèi)核心期刊《可再生能源》雜志編委以及國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化和電氣期刊和國(guó)際會(huì)議特約審稿人。近五年來以第一作者身份發(fā)表SCI、EI、核心期刊科學(xué)論文30余篇，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議論文10篇，授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利4項(xiàng)，出版學(xué)術(shù)專著2部，并參與了日本北海道函館、澳大利亞珀斯、馬來西亞馬六甲、意大利羅馬、美國(guó)波特蘭等多個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議及重要項(xiàng)目的組織工作。

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