電力動揺のロバスト制御を追求した発電機適応形H∞制御システムの開発

开发追求功率波动鲁棒控制的发电机自适应H∞控制系统

• 批准号: 15560257
• 负责人: 道上 勉
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Fukui University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15560257/
• 关键词: 多数モード動揺; 全モード検出方式; ロバスト制御; 適応形H_∞制御システム; シミュレーション; 系統安定化; 電力系統

わが国の電力系統は大容量送電系統や長距離大電力連系系統などに加え各種の多様な発電機で構成され大規模高密度で複雑化している。このような発電機の動揺モードには、系統内のローカル動揺、連系系統間の長周期動揺などの系統間モードや軸ねじれ、クロス機間など発電機特有モードなど多数の動揺モードが混在している。系統事故時などの系統安定化にはこれら多数モード動揺の内、抑制対象の系統間モードを抑制し、その他動揺モードのロバスト安定化を図る制御が発電機に要求される,これに対し現行の制御設計法は抑制対象モードのみを実現する一機無限大母線系統モデルを用い設計し、その他動揺モードのロバスト安定化は膨大な多機系のシミュレーションを行い特定する手法が多く用いられている。しかし、この方法では抑制対象モードの抑制とロバスト安定化を妥協した制御設計となり十分な抑制効果が得られなく、かつ、ロバスト安定化も理論的手法でないため必要なロバスト性が確保できない。この解決策として発電機励磁制御系の技術進展によるデジタル化を利用し、系統事故時などの多数モード動揺を自動検出して、系統安定化とロバスト制御を追及した発電機適応制御システムの構築が有効となる。そこで研究では系統事故時などの多数モード動揺を含んだ発電機動揺波形のオンライン自動検出方式を確立し、この多数モードを実現する実モデルと抑制対象モードのみの制御設計用公称モデルを形成する。その後、この両モデルを用いてH_∞制御設計を行い系統安定化とロバスト制御を追求した発電機適応形H_∞制御システムを構築させ、最後にシミュレーションで同システムの検証を行う。以上により電力系統の系統安定化とロバスト制御を追及する発電機適応形H_∞制御システムを構築できた。今後は種々の発電機並びに多機系統での抑制効果を検証する必要がある。

日本电力系统规模大、密集、复杂，由大容量输电系统、长距离大功率联网系统以及多种其他发电机组组成。这些发电机振荡模式包括多种振荡模式的混合，包括电网内的本地振荡、互连系统之间的长周期振荡等系统间模式以及轴扭转和跨机器相互作用等发电机特定模式。为了在系统发生故障时使系统稳定，需要发电机在这些多模态振荡中抑制目标抑制的系统间模态，并实现对其他振荡模态的鲁棒稳定。采用单机无限总线系统模型，仅实现要抑制的模态，而其他振荡模态的鲁棒镇定往往通过模拟大量多机系统来实现。然而，这种方法导致控制设计折中了待抑制模式的抑制和鲁棒稳定性，从而无法获得足够的抑制效果。而且，由于鲁棒稳定性不是理论方法，因此无法保证必要的鲁棒性。作为解决这一问题的方法，利用发电机励磁控制系统的数字化技术并自动检测系统故障期间的多模振荡，构建追求系统稳定和鲁棒控制的发电机自适应控制系统变得有效。 。因此，在本研究中，我们将建立一种针对包括系统故障时等多模态振荡在内的发电机振荡波形的在线自动检测方法，并形成实现这种多模态振荡的实际模型和仅用于控制设计的标称模型为要抑制的模式。接下来，我们将利用这两个模型来设计H_∞控制，构建追求电网稳定和鲁棒控制的发电机自适应H_∞控制系统，最后通过仿真对系统进行验证。综上所述，我们能够构建一个发电机自适应H_∞控制系统，追求电力系统的系统稳定性和鲁棒控制。未来需要验证各种发电机和多机系统的抑制效果。

项目成果

道上 勉: "電力系統の系統安定化とロバスト制御を追及した発電機適応形H_∞制御システムの構築"電気学会電力・エネルギー部門大会論文集(分冊A). 論文I, No.6. 105-111 (2003)

Tsutomu Michigami：“追求电力系统稳定和鲁棒控制的发电机自适应H_∞控制系统的构建”IEEJ电力与能源部门会议论文集（A卷），第6期。105-111（2003）。