1、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定高效運行一直是電力行業(yè)工程師和電力系統(tǒng)學(xué)者們不懈追求的目標(biāo)，盡管人們采取了多種方法和措施，但是電力系統(tǒng)失穩(wěn)和大停電等現(xiàn)象仍時有發(fā)生。在大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)中最常見到的電力系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象是區(qū)間弱阻尼的低頻振蕩。為阻尼低頻振蕩，將廣域測量技術(shù)（Wide Area Measurement System，WAMS）應(yīng)用到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制中，帶來了一個無法回避的問題，即時滯問題。時滯會惡化系統(tǒng)性能甚至破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，與無時滯情形相比，時

2、滯情形下控制器設(shè)計的復(fù)雜性和難度也大大增加。
　　本文針對廣域電力系統(tǒng)的特點，將時滯環(huán)節(jié)引入到廣域電力系統(tǒng)建模過程中，建立考慮通信時延的時滯電力系統(tǒng)模型和阻尼控制模型，提出基于自由權(quán)矩陣方法的時滯電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)與阻尼控制器設(shè)計方法。研究成果主要包括以下幾個方面:
　　(1)建立考慮時滯影響的電力系統(tǒng)模型。
　　考慮時滯影響后，電力系統(tǒng)模型從一般動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r滯動力系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)描述也從微分方程變?yōu)闇笮头汉⒎址?/p>

3、程。因此，為進一步分析時滯對廣域電力系統(tǒng)的影響，需要建立時滯電力系統(tǒng)模型。以新模型為基礎(chǔ)，采用基于自由權(quán)矩陣方法獲得以線性矩陣不等式描述的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定條件，并提出采用時滯穩(wěn)定裕度取代特征值方法來判斷和分析時滯電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過單機無窮大電力系統(tǒng)算例可驗證電力系統(tǒng)時滯模型及其穩(wěn)定判據(jù)的有效性。
　　(2)研究時滯穩(wěn)定裕度與輔助阻尼控制器增益、阻尼控制器阻尼性能之間的關(guān)系，提出一種考慮時滯穩(wěn)定裕度和阻尼比影響的輔助阻尼控制器優(yōu)

4、化設(shè)計方法。
　　為解決傳統(tǒng)設(shè)計方法中統(tǒng)一潮流控制器(Unified Power FlowController，UPFC)的輔助阻尼控制器在通信信號傳輸存在時延時對區(qū)間低頻振蕩抑制能力不足的問題，在經(jīng)典UPFC阻尼控制模型為初始模型的基礎(chǔ)上，考慮廣域測量系統(tǒng)中通信時延的時變和隨機特征，加入時滯環(huán)節(jié)建立UPFC阻尼控制時滯模型。通過研究阻尼控制器參數(shù)、時滯穩(wěn)定裕度、阻尼性能指標(biāo)相互影響的規(guī)律，提出考慮通信時延的UPFC阻尼控制器優(yōu)化

5、設(shè)計方法。通過仿真實驗表明，使用該方法得到的UPFC阻尼控制器既有較好的區(qū)間低頻振蕩抑制能力，又能容忍一定通信時延，可克服傳統(tǒng)阻尼控制器難以適應(yīng)較長通信時延的不足。
　　(3)提出一種基于相角映射的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法(PhaseAngle Reflection Paticle Swarm Optimization Algorithm, PAPSO)，用于求解時滯電力系統(tǒng)廣域阻尼控制多目標(biāo)優(yōu)化問題
　　廣域阻尼控制器設(shè)計中要

6、同時滿足時滯穩(wěn)定裕度和阻尼性能指標(biāo)的要求，屬于多目標(biāo)優(yōu)化問題。進化計算通過種群間協(xié)同機制在一次進化中可同時得到多個解，非常適合求解多目標(biāo)優(yōu)化問題。為得到廣域阻尼控制器的最優(yōu)參數(shù)，提出一種改進的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法。該算法將優(yōu)化問題的可能解即粒子，視作具有位置和方向的相角矢量，使之在各個子優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中具有均等的上界和下界，確保相角位置初始化時空間分布的等概率性和搜索過程的緊湊性，可加速算法的搜索速度。同時在粒子飛行信息共享機制上引入共享

7、池概念，提出基于強支配排序和相似度排序的共享池更新策略，提高解的多樣性，采用Sigma領(lǐng)導(dǎo)策略和混沌變異操作，平衡算法的快速搜索能力和全局尋優(yōu)能力。
　　(4)建立含時滯的靈活交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC TransmissionSystems，F(xiàn)ACTS)阻尼控制模型，提出一種以最大化阻尼比和時滯穩(wěn)定裕度為目標(biāo)、基于粒子群優(yōu)化算法的輔助阻尼控制器（Supplementary Damping Controller，SDC）

8、多目標(biāo)協(xié)調(diào)設(shè)計方法。
　　在廣域環(huán)境下，設(shè)計的輔助阻尼控制器既要有盡可能大的阻尼比抑制低頻振蕩，又要使系統(tǒng)有較大的時滯穩(wěn)定裕度以保證在出現(xiàn)一定的信號傳輸時滯時，系統(tǒng)也能維持穩(wěn)定。將PAPSO算法應(yīng)用于廣域阻尼控制中的多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化問題，可獲得一組滿足SDC設(shè)計目標(biāo)的Pareto解集，實現(xiàn)輔助阻尼控制器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，是傳統(tǒng)無時滯SDC設(shè)計方法向有時滯SDC設(shè)計方法的拓展和延伸，為廣域測量環(huán)境下考慮信號傳輸時滯的FACTS阻尼控制器