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第1章 绪论1

1.1 电力系统重大稳定事件2

1.1.1 几次重大的停电事故及启示2

1.1.2 我国的稳定性试验及启示7

1.2 广域测量系统8

1.2.1 广域测量系统的发展9

1.2.2 同步相量测量技术9

1.2.3 广域测量技术的应用及进展11

1.2.4 国内外基于广域测量系统的典型工程应用15

1.3 电力系统动态功角稳定性16

1.3.1 电力系统稳定性16

1.3.2 动态功角稳定性17

1.3.3 广域电力系统条件下的动态功角稳定问题18

1.4 本书的主要内容20

参考文献21

第2章 电力系统动态建模与分析25

2.1 多机系统动态建模25

2.1.1 同步发电机6阶Park模型25

2.1.2 同步发电机d-q轴等值电路27

2.1.3 同步发电机实用模型28

2.1.4 多机系统线性化模型29

2.2 幅频域模式分析35

2.2.1 模式分析35

2.2.2 传递函数、留数、可控性与可观性36

2.3 基于数据的建模分析38

2.3.1 主导模式38

2.3.2 模型降阶40

2.3.3 降阶辨识原理43

2.3.4 降阶辨识的误差分析45

参考文献48

第3章 响应信号分析方法49

3.1 电力系统响应信号49

3.2 响应信号分析方法50

3.2.1 傅里叶变换50

3.2.2 Prony方法52

3.2.3 Hilbert-Huang变换法54

3.2.4 ESPRIT法58

3.2.5 其他方法简介60

3.3 实际系统应用61

3.3.1 江苏电网低频振荡动态跟踪系统61

3.3.2 日本西部电网振荡模式分析案例62

参考文献65

第4章 类噪声信号辨识方法66

4.1 类噪声信号66

4.2 类噪声信号辨识方法69

4.2.1 ARMA模型法69

4.2.2 随机子空间方法75

4.2.3 自适应滤波器算法79

4.2.4 其他方法简介82

4.3 辨识信号的选取84

4.3.1 类噪声信号的功率谱85

4.3.2 关键节点选取功率谱指标85

4.3.3 关键节点信号的选择方法87

4.4 辨识信号的预处理88

4.4.1 去趋势88

4.4.2 预滤波89

4.4.3 再采样89

4.5 辨识结果可信度分析89

4.5.1 蒙特卡罗法90

4.5.2 自助分析法90

4.6 实际系统应用91

4.6.1 南方电网仿真算例91

4.6.2 WECC实时动态监控系统95

参考文献97

第5章 小幅激励响应辨识方法99

5.1 电力系统激励实验99

5.2 电力系统激励辨识方法100

5.2.1 基于Prony的传递函数辨识方法100

5.2.2 状态子空间数值辨识方法102

5.2.3 基于正交投影的子空间方法106

5.2.4 其他方法简介110

5.3 基于小幅激励的电力系统激励辨识方法112

5.3.1 实验设计分析112

5.3.2 实验设计要点114

5.3.3 设计流程121

5.4 实际系统应用122

5.4.1 南方电网仿真算例122

5.4.2 WECC的实验127

参考文献131

第6章 电力系统闭环辨识理论133

6.1 闭环辨识基本概念133

6.1.1 闭环辨识系统133

6.1.2 闭环辨识方法133

6.2 多干扰情况下的闭环可辨识性136

6.2.1 可辨识性基本概念136

6.2.2 闭环可辨识性137

6.3 多干扰情况下的闭环辨识一致性研究142

6.4 多干扰情况下的闭环辨识收敛性研究145

6.4.1 辨识时干扰模型未固定145

6.4.2 辨识时干扰模型固定146

6.5 多干扰情况下实现系统闭环辨识的条件147

参考文献151

第7章 电力系统广域动态稳定控制152

7.1 广域阻尼控制152

7.2 控制点及反馈信号选择153

7.2.1 基于模型的方法153

7.2.2 基于数据的方法155

7.2.3 选点选信号方法小结157

7.3 控制方法158

7.3.1 基于模型的控制方法158

7.3.2 基于数据驱动的控制方法159

7.4 广域阻尼控制器综合设计160

7.4.1 综合设计方案160

7.4.2 整定流程161

参考文献162

第8章 鲁棒极点配置法167

8.1 极点配置方法167

8.1.1 基本原理167

8.1.2 电力系统阻尼控制器设计的要求168

8.1.3 频域的鲁棒阻尼控制器设计169

8.1.4 时域的多目标控制器设计171

8.1.5 四机系统仿真算例174

8.2 闭环自适应控制方法178

8.2.1 自适应控制中的闭环辨识问题178

8.2.2 模型监控辨识体系179

8.2.3 在线鲁棒阻尼控制器设计182

参考文献186

第9章 留数补偿控制法188

9.1 基于留数法的广域阻尼控制器设计188

9.1.1 基于留数法的阻尼控制原理188

9.1.2 广域阻尼控制器的设计条件189

9.1.3 广域PSS在线设计方法191

9.1.4 南方电网仿真算例194

9.2 基于广域信息的自适应阻尼控制198

9.2.1 实现方案研究198

9.2.2 在线参数自适应整定方法200

9.2.3 南方电网仿真算例200

9.3 多个控制器的协调控制方法203

9.3.1 多控制器协调方法203

9.3.2 南方电网仿真算例206

参考文献208

第10章 近似动态规划控制方法210

10.1 近似动态规划控制原理210

10.1.1 经典动态规划的基本原理210

10.1.2 动态规划的近似方法212

10.1.3 函数近似结构的选择214

10.1.4 直接神经动态规划方法216

10.2 线性二次调节器问题中DNDP方法的收敛性证明217

10.2.1 多层感知器BP算法的收敛性217

10.2.2 DNDP方法的收敛性218

10.3 电力系统DNDP自适应控制222

10.3.1 电力系统控制对自适应的要求222

10.3.2 DNDP方法在电力系统稳定控制中的实现227

10.3.3 4机2区系统的仿真结果232

10.4 移相式DNDP自适应协调控制方法239

10.4.1 移相式神经网络240

10.4.2 南方电网多回直流功率调制的协调设计243

参考文献245

第11章 无模型自适应控制方法247

11.1 无模型自适应控制基本原理247

11.1.1 非线性离散时间系统的动态线性化描述247

11.1.2 无模型自适应控制律249

11.1.3 伪梯度向量估计算法250

11.1.4 包含噪声的无模型自适应控制算法251

11.2 单输入单输出电力系统无模型自适应控制252

11.2.1 适于WADC的无模型自适应控制改进算法252

11.2.2 无模型自适应控制改进算法稳定性分析及参数设置256

11.3 多输入多输出电力系统无模型自适应控制260

11.4 无模型自适应控制仿真算例264

11.4.1 SISO情况36节点系统仿真算例264

11.4.2 MIMO情况四川及其互联系统仿真算例273

参考文献279

第12章 广域时滞系统分析与控制器设计281

12.1 广域时滞系统281

12.1.1 固定延时的影响分析282

12.1.2 固定时滞系统的稳定判据284

12.1.3 Padé近似方法286

12.1.4 随机延时的影响分析及工程处理方法288

12.2 时滞鲁棒稳定控制器设计295

12.2.1 基于Padé近似的频域鲁棒控制器设计方法295

12.2.2 幅频整形与留数法控制设计的优势互补讨论298

12.2.3 时滞的在线实测与调整技术299

12.3 南方电网广域直流控制实时数字仿真实验300

12.3.1 南方电网等值系统及实验硬件系统301

12.3.2 幅频整形与相位补偿设计实验结果303

参考文献309

第13章 多回直流广域自适应阻尼控制介绍311

13.1 背景介绍311

13.2 广域直流自适应阻尼控制系统设计与实现311

13.2.1 实际工程中的广域自适应阻尼控制器设计312

13.2.2 控制系统的防误设计316

13.2.3 控制系统硬件实现及工程实施318

13.3 南方电网交直流混合系统仿真与实时数字仿真实验320

13.3.1 仿真与RTDS实验系统320

13.3.2 仿真与RTDS测试方案321

13.3.3 自适应控制RTDS测试结果323

13.3.4 南方电网西电东送输电极限的提高324

13.4 现场调试与闭环扰动试验329

13.4.1 现场调试方案329

13.4.2 实际系统大扰动试验331

参考文献342

附录A 同步发电机d-q轴等值电路方程及参数推导343

附录B 同步发电机实用模型推导347

附录C 电力系统无模型自适应控制中的限幅环节处理352

附录D 无模型自适应控制闭环系统有界性条件证明356