第26卷第13期 中国电机工程学 报 ol.26No.13Jul.2006 2006年7月 Proceedings of the CSEE 2006 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013(2006)13-0074-05 中图分类号：TM76 文献标识码：A 学科分类号：47040 发电机励磁及调速综合控制可行性分析 王剑1，毛宗源，许敬涛2 (1.华南理工大学自动化科学与工程学院，广东省广州市510640； 2.广州电器科学研究院，广东省广州市510300) A Feasibility Analysis of Integrated Generator Excitation and Governing Control WANG Jian',MAO Zong-yuan',XU Jing-tao (1.College of Automation Science Engineering.South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong Province,China;2.Guangzhou Electric Apparatus Research Institute,Guangzhou 510300,Guangdong Province,China) ABSTRACT:For the feasibility of integrated generator 精确线性化不可行等问题，导致不适合用于励磁、调速综合 excitation and govering control,their bandwidths are analyzed 控制。但对水轮发电机组而言，操作层面的励磁、调速综合 in the paper,which shows that the reason of the large difference 控制有较多的优点，可提高系统可靠性、有利于优化机组工 between the bandwidths of excitation and governing control 况等， system is because that the mechanical structure of goveror and 关键词：发电机控制：综合控制：最优控制：励磁：调速 the requirement to safety and reliability do not allow high speed and frequent operation,however,it has little relation with 0引言 control law.On this reason,the integrated control of generator 发电机组励磁与调速系统具有强耦合特性，二 excitation and governing control system can not be fully realized in practice.Therefore,it is difficult to improve the 者的综合控制被认为是改善电力系统稳定性及电 stability of the generator effectively.The disadvantage of 能品质的有效措施，长期以来一直受到重视，国内 quadratic linear/nonlinear optimal control methods is the low 外学者对这一问题进行了大量研究，如大型气轮机 order of its model,in addition,the definition of performance 最优综合控制与试验1-2)，汽轮机励磁、调速综合最 indexes also can not.exactly express the idea of optimal control 优控制)，励磁、调速综合控制非线性反馈方法4： and exact linearization can not be easily realized,so it is not 采用输出反馈极点配置方法设计汽轮发电机组综 suitable for integrated generator excitation and governing 合控制律，利用直接反馈线性化(DL)方法研究励 control.For hydraulic turbine-generator units,the centralization 磁、调速协调控制6；多机系统励磁、调速综合最 control for generator excitation and governing control system is feasible,such as improving system reliability,being capable of 优控制川，利用多变量系统的反馈线性化技术研究 optimizing unit operation states,and so on. 水轮发电机的功角稳定和电压调节的综合控制8]： 发电机励磁与汽门系统解耦控制的神经网络逆系 KEY WORDS:generator control:integrated control:optimal 统方法)，基于Hamilton能量理论的发电机汽门与 control:excitation:governing 励磁非线性稳定控制器的设计1：利用耗散理论中 摘要：针对发电机励磁、调速综合控制的可行性，分析了二 的无源性概念提出汽轮发电机励磁与汽门协调无 者的系统带宽，通过分析得知导致二者带宽相差悬殊的原因 源控制1等。 与控制规律关系不大，其原因在于：调速系统机械结构及其 然而，发电机励磁、调速综合控制一直停留在 安全可靠运行的要求不允许系统过于快速、频繁地动作。带 理论研究阶段，难以用于工程实际。本文指出并分 宽相差悬殊使得励磁、调速系统的综合控制不能真正实现， 因此难以有效地提高发电机组的稳定性。二次型线性最优及 析了其中存在的一些原因为综合控制的优点体现 非线性最优控制存在模型阶次不能太高、性能指标定义不能 在操作层面，而算法层面的综合控制较独立的励 真正体现最优控制，使得难以充分发挥允许控制的作用以及 磁、调速控制没有明显的优越性，难以达到提高电 基金项目：广东省工业攻关项目(2004A10506001)。 力系统稳定性及其动态品质的目的。该结论可供有 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net第
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以拓 年 ∀ 月 中 国 电 机 工 程 学 报 巧戊# #∃ %&∋ ( ) ∗ +, # − . / / 0) 1 2
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6兀巧> ! 一 加∀ ? 一 8< 中图分类号 ; ≅ Α ∀ 文献标识码 ; Β 学科分类号 ; ?∀8 ? 8 发 电机励磁及调速综合控制可 行性分析 王 剑 ‘, 毛 宗源 ’, 许敬涛 “ 61 2 华南理 工大 学 自动化科学与工程学院 , 广 东省 广州市 < 8 ? 8Χ
2 广州电器科学研究院 , 广 东省 广 州市 < 8! 8 > Β Δ# Ε (% Φ 址+Γ Β & Ε 】Γ(%( )∗ 1& +# ∋ :Ε +#∃ Η #& # :Ε + ) : /Ι ∃ +Ε 廿)& Ε& ∃ Η )ϑ #川吨 − ) & +: 8 Κ Β 3 ) 4%Ε& 1 , ΑΛ 8 Μ ) & ∋ 一”Ε& 1 , 郑4%& ∋ 一 +Ε) Ν 6 2 − ) 1 # ∋ # ) ∗ Β 5 +) Ο Ε + 8 & (# %#& ## Π /& ∋ %& # # :七。∋ , . ) 5 +, − , % & Ε Θ &% ϑ # :( %+Γ ) ∗ ≅ # # ,& ) ∗) ∋ Γ , Η 5 Ε& ∋ Μ, )5 ( 1仅拼8 , Η5 Ε& ∋ ∃ ) & ∋ Ρ Σ ϑ 1 & # # , − ,% & Ε ;
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以”Β 8< 伙义犯1> 。 关键词 ; 发电机控制 Χ 综合控制 ; 最优控制 Χ 励磁Χ 调速 8 引 言 发 电机组励磁与调速系统具有强祸合特性 , 二 者的综合控制被认为是 改善 电力系统稳定性及 电 能品质的有效措施 , 长期以来一直受到重视 , 国内 外学者对这一 问题进行了大量研究 , 如大型气轮机 最优综合控制与试验【‘ 一
_ Χ 汽轮机励磁 、 调速综合最 优控制⎯!_ ; 励磁 、 调速综合控制非线性反馈方法⎯?4 Χ 采用 输出 反馈极点 配置 方法设 计汽 轮发 电机组综 合控制律Υ<_ Χ 利用直接反馈线性化6⊥ Δα >方法研究励 磁 、 调速协调控制⎯_ Χ 多机系统励磁 、 调速综合最 优控制1∀_ Χ 利用多变量系统的反馈线性化技术研究 水轮发电机的功角稳定和 电压调节的 综合控制 = Χ 发电机励磁与汽 门系统解祸控制的 神经网络逆系 统 方法⎯β_ Χ 基于χ Ε: &% 1+) & 能量理论的发 电机汽门与 励磁非线性稳定控制器的设计〔, 8_ Χ 利用耗散理论 中 的无源性概念提 出汽轮 发电机励磁 与汽 门协调无 源控制【川等 。 然 而 , 发电机励磁 、 调速 综合控制一直停 留在 理论研究阶段 , 难 以用于工程实际 。 本文指出并分 析了其 中存在 的一 些原因 为综合控制的优 点体现 在操作层 面 , 而 算法层面 的综 合控制较独立的 励 磁 、 调速控制没有明显的优越性 , 难以达到提高电 力系统稳定性及其动态品质的 目的 。 该结论可供有