新型电力系统稳定控制是当前电力领域的重要研究方向,旨在应对电力系统日益复杂化的挑战。传统的稳定控制基于线性控制理论,对于大规模、分层分布、高度非线性的现代电力系统存在诸多不足,如无法适应非线性动态、无法处理运行点的大幅变化,以及在面对参数未知或模型误差时的适应性差等问题。此外,由于缺乏全局性的关键动态信息,传统的控制策略在多区域互联和快速暂态过程中的效果减弱。
新型电力系统稳定控制引入了非线性自适应控制理念,这是一种能够自我调整以适应系统变化的控制方法。非线性自适应控制分为两大类:动态系统的自适应跟踪控制和动态系统的自适应稳定控制。前者(模型参考自适应控制,MRAC)用于使受控系统跟踪参考模型的行为,而后者(自调节控制,STC)则致力于保持闭环系统的稳定性。在电力系统中,通常采用自适应稳定控制,因为需要保证系统在未知参数和模型误差情况下的稳定性。
WAMS(广域测量系统)在电力系统稳定控制中的应用解决了传统控制策略的一些缺陷。通过实时监测全网的关键动态信息,WAMS能提供全局性的稳定控制依据,尤其对于区域间功率振荡和连锁故障的适应性表现出色。利用WAMS信号,可以设计非线性鲁棒自适应励磁控制系统,改善交流系统的同步稳定。同时,通过直流输电和FACTS(灵活交流输电系统)技术,可以进一步增强互联电力系统的同步运行稳定性。
新型控制策略采取分层次的方法,首先关注紧密联系的交流系统的同步稳定,然后处理互联电力系统的稳定性,最后实现全局混成控制,结合离散型控制(如快关、切机/切负荷)和中长期稳定控制,确保系统的整体性能。这种控制方式不仅提升了控制效果,还实现了质的飞跃,大大降低了大停电事故的风险,对社会政治、经济的稳定具有重要意义。
随着电力市场的发展,潮流的不确定性增加,系统经常处于重负荷运行状态,接近稳定极限。因此,电力系统稳定控制的研究显得尤为重要。新技术的应用,如控制理论、优化方法、计算机、AI技术、通信技术等,为解决这些新问题提供了可能。通过非线性自适应控制与WAMS的结合,可以预见未来的电力系统将更加智能、可靠,具备更强的抗干扰能力和自恢复能力。