1、附錄1區(qū)域電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及最優(yōu)勵磁控制的文獻綜述在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟中的作 用已為人所共知：它不僅全面地影響國民經(jīng)濟其它部門的發(fā)展，同時也極大地影 響人民的物質(zhì)和文化生活水平的提高，影響整個社會的進步。改革開放以來，電 力工業(yè)取得了突飛猛進、舉世矚目的輝煌成就，從1996年起，我國發(fā)電機裝機 容量和年發(fā)電均居世界第二位，超過了俄羅斯和日本，僅次于美國，進入世界電 力生產(chǎn)和消耗大國行列。發(fā)電廠規(guī)模和單機容量的大幅度提高，標志著我國的電 力工業(yè)已經(jīng)進入一個飛速發(fā)展的新時期。電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便的能源。電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、 輸送、分配和消費

2、的歌環(huán)節(jié)組成的整體，它與其他工業(yè)系統(tǒng)相比，具有很多的特 點：1電能的生產(chǎn)和消費具有同時性由于電能的生產(chǎn)和消費是一種能力形態(tài)的轉(zhuǎn)換，要求生產(chǎn)與消費同時完成， 因此電能難于儲存。從這個特點出發(fā)，在電力系統(tǒng)運行時就要求發(fā)電廠在任何時 刻發(fā)出的功率，必須等于該時刻用電設(shè)備所需的功率、輸送和分配環(huán)節(jié)中的功率 損耗之和7。2電能與國名經(jīng)濟各部門和人民日常生活關(guān)系密切由于電能可以方便地轉(zhuǎn)化為其他形式的能，且易于遠距離傳送和自動控制， 因此得到廣泛的應(yīng)用。供電的突然中斷會產(chǎn)生嚴重的后果。3電力系統(tǒng)的過度過程非常短暫由于電能以光速傳播，所以運行情況發(fā)生變化所引起的電磁和機電過度過程 十分短暫。電力系統(tǒng)正常操作和

3、發(fā)生故障時，從一種運行狀態(tài)到另一種運行狀態(tài) 的過渡極為迅速，這就要求必須采用各種自動裝置（包括計算機）來迅速而準確 地完成各項調(diào)整和操作任務(wù)8。從電力系統(tǒng)以上的特點出發(fā)，根據(jù)電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用，決 定了對電力系統(tǒng)運行有一下要求：1保證安全可靠地供電電力系統(tǒng)供電中斷將使生產(chǎn)停頓、生活混亂、甚至危及人身和設(shè)備安全，給 國民經(jīng)濟帶來嚴重的損失。為此，首先要保證電力設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量，努力搞好設(shè) 備的正常運行維護；其次，要提高運行水平和自動化程度，防止誤操作的發(fā)生， 在事故發(fā)生后應(yīng)盡量防止事故擴大，等等。當然，要防止事故的產(chǎn)生是不可能的，而各類電力負荷對供電可靠性的要求 也是不同的。首先要保

4、證第一類負荷，然后保證第二類負荷，最后保證第三類負 荷。當系統(tǒng)長生事故，出現(xiàn)供電不足的情況下，應(yīng)首先切除第三類負荷，以保證 第一、第二類負荷的用電。通常，對第一、而類負都設(shè)置有兩個或兩個以上的獨 立電源，一邊在任意電源故障時，保證供電不致中斷。2保證良好的電能質(zhì)量11電能質(zhì)量的指標是頻率、電壓和交流點的波形。當三者在允許的變動范圍之 內(nèi)時，為質(zhì)量合格的電能；當上述三者偏差超過容許范圍時，不僅嚴重影響用戶 的工作，對電力系統(tǒng)本身的運行也又嚴重危害。因此，保證良好的電能質(zhì)量是電 力系統(tǒng)運行的重要任務(wù)。3保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的能源在國民經(jīng)濟能源總消耗中占的比重很大， 而且

5、電能又是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要動力，因此，提高電能生產(chǎn)的經(jīng)濟性具有十分重 要的意義。表征電力系統(tǒng)經(jīng)濟性的指標有煤耗、網(wǎng)損率和廠用電率。煤耗是指發(fā) 電廠生產(chǎn)1KWh電能所消耗的標準煤量；網(wǎng)損率是指電力網(wǎng)中損耗的電量占向電 力網(wǎng)供電電量點百分比；廠用電率是指發(fā)電廠自用電量占發(fā)電量的百分比。我國電力系統(tǒng)中，發(fā)電機單機容量不斷增長，300MW的單機已成為系統(tǒng)中的 主力機組，600MW的單機也逐步進入一些大型電力系統(tǒng)。世界各國電力工業(yè)發(fā) 展的經(jīng)驗告訴我們，電力系統(tǒng)愈大，調(diào)度運行就愈能合理和優(yōu)化，經(jīng)濟效益就愈 好，應(yīng)變事故的能力就愈強。所以很多發(fā)達國家的電力系統(tǒng)都已聯(lián)合成統(tǒng)一的國 家電力系統(tǒng)，甚至聯(lián)合成跨國電力

6、系統(tǒng)。例如，西歐各國、前蘇聯(lián)與東歐各國、 北歐各國、北美的美國與加拿大的電力系統(tǒng)都已互聯(lián)。這可以說是現(xiàn)代化電力工 業(yè)發(fā)展的重要標志。我國也必然要向這一方向發(fā)展10。全國電力供需局部地區(qū)、局部時段缺電的情況將依然存在，煤電銜接、電價 改革、電源與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)等仍是行業(yè)發(fā)展需要進一步解決的問題。由于行業(yè)發(fā)展 臨近拐點，電源建設(shè)應(yīng)選擇符合國家政策支持范圍的項目，電網(wǎng)領(lǐng)域的投資價值 則逐漸顯現(xiàn)。“十一五”期間，中國將迎來電網(wǎng)建設(shè)的新高潮。到2010年，國家電 網(wǎng)在跨區(qū)域電網(wǎng)建設(shè)方面，交流特高壓輸電線路建設(shè)規(guī)模將達到4200千米，變 電容量達到3900萬千伏安，跨區(qū)送電能力達到7000萬千瓦；在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建

7、設(shè)方 面，220千伏及以上交直流輸電線路要超過34萬千米，交流變電容量超過13億 千伏安6?，F(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容有最優(yōu)控制理論（其中包括線性最優(yōu)控制理論、非 線性最優(yōu)控制理論及隨機最優(yōu)控制理論等）、自適應(yīng)控制理論、系統(tǒng)辨識理論及 模糊控制理論等。其中在電力系統(tǒng)發(fā)展較完善、應(yīng)用較廣泛的是線性最優(yōu)控制理 論,非線性最優(yōu)控制理論，正處于發(fā)展之中的是智能自適應(yīng)最優(yōu)控制理論M。最優(yōu) 控制理論的主要特點是：（1）不是建立在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上,而是建立在空間狀態(tài) 方程的基礎(chǔ)上，是基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法；（2）適用于多控制量的系統(tǒng)；（3）可以根 據(jù)被控對象的實際要求，用解析的方法得出最優(yōu)控制規(guī)律，以保證要求的性

8、能指 標達到極值；（4）不局限于常系數(shù)線性系統(tǒng)，而亦適用于時變的線性系統(tǒng)、非線性 系統(tǒng)及離散系統(tǒng)等。按最優(yōu)控制理論設(shè)計的勵磁控制器具有以下一些優(yōu)點:（1）可直接根據(jù)解析 結(jié)果整定控制器的最優(yōu)參數(shù);（2）系統(tǒng)在偏離設(shè)計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng) 與設(shè)計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)之間相差甚微，即在運行方式較大的變化范 圍內(nèi)最優(yōu)勵磁控制器均能對系統(tǒng)的振蕩給出接近于最優(yōu)的阻尼效應(yīng);（3）最優(yōu)勵 磁控制規(guī)律是全部狀態(tài)量的最優(yōu)的線性組合,這種組合能夠保證系統(tǒng)在過渡過程 中各狀態(tài)量對其穩(wěn)態(tài)值的平方誤差的積分最小，故其控制效果不受振蕩頻率的影 響。這就是說,最優(yōu)勵磁控制器無論在系統(tǒng)發(fā)生一般頻率的振蕩（0.52

9、Hz）或 是超低頻振蕩（0.0170.08Hz）或是次同步振蕩（1040Hz）,均能有效地予以抑 制；（4）可使系統(tǒng)獲得高動態(tài)穩(wěn)定極限。描述發(fā)電機系統(tǒng)的運動方程是一系列非線性方程，線性最優(yōu)控制將這些非線 性方程在時域內(nèi)逐點線性化，計算出最優(yōu)控制規(guī)律。控制效果與PID+PSS比較可 提高發(fā)電機的靜穩(wěn)20%,提高暫穩(wěn)30%。其局限性之一是線性化的結(jié)果與實際的非 線性方程有一定的偏離；其二是當電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)生變化，其描述系統(tǒng)的 狀態(tài)方程將和實際的系統(tǒng)出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致控制性能出現(xiàn)微小的下降。但這種控制 規(guī)律比起PID+PSS仍然具有明顯的優(yōu)勢1。非線性最優(yōu)控制則通過微分幾何反饋 精確線性化方法，即

10、采用坐標變換將非線性方程線性化，計算出控制規(guī)律后再返 回非線性坐標系統(tǒng)得出最優(yōu)控制規(guī)律。控制效果與PID+PSS比較可提高發(fā)電機的 靜穩(wěn)25%,提高暫穩(wěn)35%。其局限性之一與線性最優(yōu)控制一樣是當電力系統(tǒng)的接線 方式發(fā)生變化而導(dǎo)致的控制性能微小下降;局限性之二是理論計算過程中進行坐 標變換會出現(xiàn)不精確性。但這種控制規(guī)律比線性最優(yōu)控制規(guī)律在計算方法上要精 確。期刊文獻：鐘俊強.分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計在電力工程設(shè)計中的應(yīng)用J.廣東科技.2012程啟明，胡曉青，周卉云，王映斐.同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的最優(yōu)控制仿真J. 上海電力學院學報；2011魏陽，張俊芳，衛(wèi)鵬.線性最優(yōu)勵磁控制器的設(shè)計與仿真J.電力科學與

11、技 術(shù)學報.2013薛媛媛，張俊芳.同步電機最優(yōu)勵磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性研究J.科技創(chuàng)新 與應(yīng)用.2013何蔚超，姚強.同步電機最優(yōu)勵磁控制系統(tǒng)的研究與仿真J.電工電氣.2011 圖書文獻：紀雯，電力系統(tǒng)設(shè)計手冊M.北京.中國電力出版社，2008曹繩敏，電力系統(tǒng)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計參考資料M.北京.水利電力出版社， 1995徐政，電力系統(tǒng)分析學習指導(dǎo)M.北京.機械工業(yè)出版社，2003商國才，電力系統(tǒng)及自動化M.天津.天津大學出版社，1999 英文文獻：Arya L.D.,Koshti A.,Choube S.C.Distributed generation planning using differentialevolution accounting voltage stability consideration International Journal of ElectricalPower and Energy Systems,2012Novoa C.Jin T.Reliability centered planning for distributed generation considering windpower volatility