改進的WPSS分段時延補償方法

陳 剛，張 華，程 林，滕予非，丁理杰，張 放

（1.國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院，四川 成都 610072；2.清華大學 電力系統(tǒng)及發(fā)電設備控制和仿真國家重點實驗室，北京 100084）

0 引言

電網(wǎng)互聯(lián)使得電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來了一系列新的問題。其中，突出問題之一是振蕩頻率更低的區(qū)間模式振蕩。互聯(lián)系統(tǒng)的弱阻尼區(qū)間模式低頻振蕩問題已經(jīng)成為西電東送傳輸極限能力提高的瓶頸。

由于只能以本地信號為反饋輸入，本地電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）對區(qū)間模式振蕩的抑制效果需要重新評估[1]。以相量測量單元（PMU）測量的遠方同步信號為輸入的廣域電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（WPSS）為抑制區(qū)間模式振蕩提供了新的途徑[2-3]。與此同時，廣域信號的引入也給控制器的設計帶來了新的內(nèi)容：在眾多類型的廣域信息中選取最優(yōu)的反饋信號；選擇最優(yōu)的控制器落點；控制器的結構與參數(shù)設計；廣域反饋信號時延的補償問題等。經(jīng)過多年的研究，學者們在上述各個方面取得了豐碩的研究成果[4-7]。然而，要實現(xiàn)WPSS的工程應用并不容易，其中最大的挑戰(zhàn)來自于實際電力系統(tǒng)中廣域反饋時延的補償問題[8]。

由于很小的時延都會影響阻尼控制的效果，甚至引起系統(tǒng)失穩(wěn)[9]，在控制器設計時必須予以考慮。從20世紀50年代開始，學者們就開始研究時延補償問題，提出了一系列時延補償方法。這些方法可分為2類：一是固定補償法[10-11]，通過設計一個固定不變的時延補償器，實現(xiàn)對固定時延的補償，盡管這些固定補償器能夠在一定的時延范圍提供補償，但當時延變化過大時可能會失效；二是連續(xù)補償法[12]，通過設計大量的離線備選控制器，實現(xiàn)對時延的精確補償，但很難用于實際電力系統(tǒng)[13]。

在考慮WPSS實際工程應用時，既要考慮從短期來看時延相對比較集中、波動性較小的特性，也要考慮從長期來看時延可能會出現(xiàn)較大隨機變化的特點。因此，需要進一步研究時延補償策略，以解決WPSS在工程現(xiàn)場長期投運時的時延問題。為此，應用WPSS的工程實踐中，文獻[14]提出了一種基于分段的時延補償方法。將時延分為若干區(qū)間分別設計固定的時延補償器，根據(jù)實測時延自適應選擇補償區(qū)間。該方法解決了時延發(fā)生較大變化時傳統(tǒng)固定時延補償失效的問題，保證WPSS長期穩(wěn)定運行；同時避免了連續(xù)跟蹤時延補償控制器頻繁動作可能導致系統(tǒng)失穩(wěn)的風險，保證WPSS短期穩(wěn)定運行。然而，這種方法以控制器動作時刻的時延為選擇時延補償區(qū)間的依據(jù)，若時延恰好在控制器動作時刻出現(xiàn)抖動，則會導致選擇錯誤的時延補償區(qū)間，影響控制器的效果，并且該方法并未通過大系統(tǒng)仿真的驗證。

本文針對文獻[14]的不足，提出一種改進的分段時延補償方法。首先對實際電網(wǎng)中的時延進行實測，實測結果表明時延抖動性很強，若以控制器動作時刻的時延選擇補償區(qū)間可能會導致錯誤的結果，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。為此，提出一種改進的方法，以補償器動作前一段時間的平均時延作為選擇時延補償區(qū)間的依據(jù)。兩區(qū)四機系統(tǒng)上進行的時頻域仿真結果驗證了所提方法的有效性。實際電網(wǎng)RTDS仿真進一步驗證了該方法在大系統(tǒng)中的有效性和可行性。

1 PMU數(shù)據(jù)時延的組成與實測

1.1 PMU數(shù)據(jù)時延的組成

在利用廣域測量系統(tǒng)（WAMS）進行廣域控制時，需要考慮的時延為PMU測量數(shù)據(jù)從被采集到控制信號進入控制執(zhí)行器所產(chǎn)生的時延，可用圖1表示。

圖1 PMU實測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸時延示意圖Fig.1 Schematic diagram of time-delay along PMU data communication path

從圖1可以看到，廣域信號從被PMU量測到傳送至控制執(zhí)行器產(chǎn)生的時延可表示為：

其中，Δτm為PMU采集并發(fā)送數(shù)據(jù)的時延，包括相量采樣、計算、封裝產(chǎn)生的時延和PMU發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生的抖動時延。PMU測量數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送，先量測的數(shù)據(jù)要等待后量測的數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)發(fā)送抖動時延會顯著影響同步時延Δτsyn。

Δτup和Δτdown分別為上行通道和下行通道的網(wǎng)絡傳輸時延，視通信協(xié)議、通信線路負載情況、傳送距離、通信通道帶寬、經(jīng)過路由器的多少等因素的不同而不同，從幾十毫秒到幾百毫秒不等[15-16]。在WPSS工程應用時，可選擇恰當?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡通道、提高通道帶寬或者使用專用數(shù)據(jù)通道以降低通道負載等方式降低此部分時延。

Δτsyn為數(shù)據(jù)與控制中心產(chǎn)生的時延，由于數(shù)據(jù)中心需要等待所有PMU通道上傳的數(shù)據(jù)到達后方能進行數(shù)據(jù)時標同步，因此，Δτsyn包括PMU數(shù)據(jù)同步產(chǎn)生的時延、控制規(guī)律計算和發(fā)送過程中產(chǎn)生的時延。在WPSS工程應用時，可采用更為高級的數(shù)據(jù)服務器、實時操作系統(tǒng)以及更為優(yōu)化的數(shù)據(jù)處理和控制規(guī)律算法降低此部分時延。

Δτa為控制執(zhí)行器動作時延，包括接收控制命令和將控制命令序列轉換為符合控制器接口的模擬信號并作用于控制器產(chǎn)生的時延。該部分時延較固定，通常在5 ms內(nèi)，可在時延補償設計時直接考慮。

由于GPS具有精確授時功能，通過比較當前時標與當前到達數(shù)據(jù)包的時標可得到該階段數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的時延。PMU在上傳每個數(shù)據(jù)包時都打上時標tm，數(shù)據(jù)包上傳至數(shù)據(jù)控制中心完成時標同步并獲得控制器所需的輸入信號后可打上時標ts，將ts和tm進行比較可獲得上行通道以及同步時延；控制器完成控制邏輯計算得到控制序列信號，并準備下發(fā)時打上時標tc，比較tc和ts可獲得控制邏輯計算和控制信號發(fā)送時延；控制中心將控制序列信號下發(fā)至執(zhí)行器時，比較執(zhí)行器時標ta和tc可得控制序列信號在下行通道產(chǎn)生的時延。將各部分時延相加即可得到WPSS閉環(huán)反饋回路的完整時延τ：

根據(jù)上文分析，Δτm和Δτa比較固定，可在補償器設計時直接考慮。若WPSS輸入為單信號，則tm為該單輸入信號的時標；若WPSS輸入為組合信號，則tm通常為組合信號中時延最大的單信號的時標。

1.2 PMU數(shù)據(jù)時延的實測

為了深入研究PMU數(shù)據(jù)時延的分布特性，為WPSS工程應用提供第一手資料，以貴州電網(wǎng)為例對時延進行初步實測，受測試條件所限，只針對PMU數(shù)據(jù)包發(fā)送抖動時延和上傳通道時延進行了測試。

1.2.1 PMU數(shù)據(jù)包發(fā)送抖動時延測試

WPSS在線應用時，需盡可能降低PMU數(shù)據(jù)的時延，以抖動時延為例，可選擇抖動時延較均勻的PMU以減小時延，為此需要對PMU抖動時延進行比較[17]。

實驗對象為：北京四方公司生產(chǎn)的CSS-200、CSD-361及中國電科院生產(chǎn)的PAC-2000這3種型號PMU。實驗用主機配置為：CPU為雙核1.86 GHz，內(nèi)存3 G。為提高發(fā)送數(shù)據(jù)的效率，PMU采用UDP協(xié)議，數(shù)據(jù)發(fā)送間隔為10ms。測試時間長度為200s，即20000個數(shù)據(jù)包。理想狀況下，PMU發(fā)出的任意2個相鄰的數(shù)據(jù)包到達主機的時間間隔應該相等，即為10 ms。測試結果如圖2所示。

圖2 PMU抖動時延分布實測結果Fig.2 Test results of time-delay distribution for different PMU types

從圖2可以看到，CSS-200型PMU的抖動時延波動較大，最大達到20 ms，最小小于1 ms，約45%～50%的抖動時延位于9.5～10.5 ms以內(nèi)；CSD-361型PMU的抖動時延較穩(wěn)定，約97%的時延位于9.5～10.5 ms以內(nèi)；PAC-2000型PMU的抖動時延分布范圍較大，主要位于7.5～12.5 ms以內(nèi)。PMU發(fā)送數(shù)據(jù)抖動時延給廣域控制輸入信號引入了隨機性，增加了時延補償?shù)碾y度。因此，從工程應用角度，應選擇抖動時延較小的PMU，如本測試中的CSD-361型PMU。

1.2.2 PMU數(shù)據(jù)包上傳通道時延測試

為了測試網(wǎng)絡通道的時延，以上傳通道網(wǎng)絡時延為例進行實測，測試對象為貴州電網(wǎng)思林電廠PMU至貴陽PMU主站。

當采用2 Mbit/s專用通道時，傳輸不同數(shù)據(jù)包大小對應的時延如圖3所示，可以看到，隨著上傳數(shù)據(jù)包大小從500字節(jié)增加到1500字節(jié)，各個數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的時延均值大約從19 ms增加到36 ms，但由于傳輸通道為專用通信網(wǎng)絡，時延相對比較集中。若將數(shù)據(jù)上傳通道改為電力調度通信網(wǎng)公用通道，即PMU數(shù)據(jù)包與電網(wǎng)其他數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡通道，傳輸數(shù)據(jù)包為1500字節(jié)時的時延如圖4所示，可以看到，當傳輸通道為公用網(wǎng)絡時，數(shù)據(jù)包的時延均值變化不大，但時延的抖動以及隨機性大幅增大，會出現(xiàn)超過100 ms以上的時延。

圖4 PMU數(shù)據(jù)包在不同傳送通道傳輸時的時延Fig.4 Time-delay of PMU data communicationfor different channels

本測試只考慮了上行通道時延Δτup，若同時考慮下行通道時延和同步時延等，PMU數(shù)據(jù)時延會更大，隨機性會更明顯。因此，從長遠來看，隨著網(wǎng)絡通道及PMU數(shù)據(jù)包大小的變化，PMU數(shù)據(jù)時延可能出現(xiàn)較顯著的變化，這種較大變化的時延會使固定補償?shù)臅r延補償器不能提供最優(yōu)的補償，影響控制效果。

2 改進的WPSS分段時延補償方法

在WPSS的工程應用研究中，考慮到WPSS長期運行時反饋時延可能出現(xiàn)較大隨機分布性的問題，文獻[14]提出基于分段的自適應時延補償方法。

最后，農(nóng)業(yè)污染問題突出。近年來，廣西很多農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量在全國位居前列，但隨之而來的是農(nóng)業(yè)投入品如化肥、農(nóng)藥及農(nóng)膜增加，農(nóng)業(yè)面源污染問題加劇。從表4可知，近年來，廣西農(nóng)業(yè)投入品的使用量都出現(xiàn)不同程度的增加（除柴油下降外），且化肥、農(nóng)藥等利用率低、流失率高，加劇了農(nóng)業(yè)面源的污染程度，導致農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展受制約。

該方法首先對時延進行分段，對于時延τ?（0，τM]，可按照分段間隔τi=φ0i/（360f）將時延分為m個時延區(qū)間，則第m-1個時延區(qū)間的上界，即第m個時延區(qū)間的下界τm-1為小于τM的最大分界值，可表示為：得到第m個時延區(qū)間（τm-1，τM]。其中，φ0為時延分段的相位偏差標準，文獻[14]中選擇10°；i為時延區(qū)間編號；f為所研究模式的振蕩頻率。

然后，以每個時延區(qū)間中點的時延按照固定時延補償法進行設計，將得到的補償器作為這一段時延的補償器。采用如式（4）所示的經(jīng)典時延補償器：

其中，時延補償器參數(shù)表示為時延τ的函數(shù)，見表1。

表1 時延區(qū)間分段補償Table 1 Interval compensation of time-delay

完成設計后，基于時延分段的補償器的結構如圖5所示。GPS同時給PMU采樣數(shù)據(jù)包、時延測量模塊以及WPSS控制服務器提供精確授時信號。PMU實測的帶時標同步數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式經(jīng)由上行網(wǎng)絡通道從反饋信號測量點連續(xù)地傳輸至WPSS控制中心，WPSS完成控制序列計算，同時獲得上傳通道和控制規(guī)律計算產(chǎn)生的時延，將此時延與控制規(guī)律序列一起打包并重新打上時標，下發(fā)至時延補償器，時延在線測量模塊測得下發(fā)通道的時延，并結合同時下發(fā)的上傳通道時延、直接考慮的PMU發(fā)送數(shù)據(jù)時延和執(zhí)行器動作時延，可獲得總的時延，該過程即為式（2）的實現(xiàn)。根據(jù)實測的時延判斷當前時延位于哪個時延分段區(qū)間，進而按照動作規(guī)則選擇恰當?shù)臅r延補償區(qū)間，實現(xiàn)時延的在線自適應補償。

圖5 基于時延分段的補償器結構Fig.5 Architecture of interval time-delay compensator

為了減少時延補償器測量時延的計算壓力，文獻[14]僅在每次控制器動作前測量一次時延，即以控制器動作前一時刻的時延為選擇補償區(qū)間的依據(jù)。然而，根據(jù)上文的時延實測結果，在某些情況下時延會出現(xiàn)很嚴重的抖動或跳變，若恰好以抖動的時延選擇補償區(qū)間，會得到錯誤的結果，甚至會惡化系統(tǒng)阻尼，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。

因此，本文提出以補償器動作前一段時間Δt內(nèi)的平均時延τav作為選擇下一個控制間隔時延補償區(qū)間的依據(jù)，通常Δt≤ΔT，ΔT為控制器動作間隔。即：若補償器上一個動作時刻為t=Tk，控制器下一動作時刻 t=Tk+ΔT的補償時延為區(qū)間[Tk+ΔT-Δt，Tk+ΔT]的平均時延τav。Δt和ΔT的關系可用圖6表示。

圖6 Δt和ΔT的關系示意圖Fig.6 Relationship between Δt and ΔT

3 算例分析

3.1 兩區(qū)四機系統(tǒng)仿真

考慮經(jīng)典兩區(qū)四機系統(tǒng)[18]，系統(tǒng)參數(shù)配置跟文獻[14]相同。在G1配置WPSS提高區(qū)間模式的阻尼，反饋信號為區(qū)間相對角速度Δω12。投入WPSS后，區(qū)間模式阻尼由2.18%增大到13.16%。WPSS傳遞函數(shù)可表示為：

當WPSS輸入信號有時延時，WPSS控制效果會有一定程度的惡化。對于固定時延，可以設計形如式（4）所示的固定時延補償環(huán)節(jié)進行補償，當時延為100 ms時，補償器參數(shù)為：Kc=0.8533、Tc1=0.1686s、Tc2=0.05 s。由于固定補償方法對于固定時延補償?shù)牧己眯Ч?，為WPSS配置所設計的補償環(huán)節(jié)后其控制效果跟理想無時延WPSS幾乎完全一致。隨著電網(wǎng)中高級應用功能的增多，網(wǎng)絡通信負擔加重，從長期來看，時延可能會增加。考慮補償100ms的固定補償環(huán)節(jié)，當時延從100ms增加到300ms時系統(tǒng)的動態(tài)響應如圖7所示?？梢钥吹?，隨著時延的增大，固定100ms的補償環(huán)節(jié)已經(jīng)不能完全實現(xiàn)對變化后時延的補償。時延越大，補償效果越差，當時延達到300ms時，系統(tǒng)接近失去穩(wěn)定。因此，傳統(tǒng)的固定補償方法并不適合于時延有較大變化的情況。

圖7 補償固定為100 ms時不同時延對應的動態(tài)響應Fig.7 Dynamic response of fixed 100 ms compensation for different time-delays

本算例目標模式振蕩頻率為0.615 Hz，設最大可能時延τM為250 ms，按照上文描述的時延分段及時延補償器設計方法可得時延分段的結果和各區(qū)間對應的補償器參數(shù)如表2所示。

表2 兩區(qū)四機系統(tǒng)時延分段補償表Table 2 Interval time-delay compensation for two-area four-machine power system

各區(qū)間時延補償器的頻率響應如圖8所示（其中時延區(qū)間1—6分別對應表2中第2列各分段區(qū)間）。從幅頻響應可以看到，各區(qū)間時延補償器的幅頻響應相交于主導振蕩頻率0.615 Hz附近，對應的幅頻響應大小幾乎為0，表明設計的各時延區(qū)間的補償器在主導振蕩頻率處不改變原WPSS控制輸出的大小。從相頻響應可以看到，各時延補償器在主導振蕩頻率的相位分別為 5°、15°、25°、35°、45°、52.5°左右，約等于各區(qū)間補償時延在主導振蕩頻率產(chǎn)生的滯后相位。綜上可以得到：所設計的各時延補償器能夠補償各區(qū)間補償時延在主導振蕩頻率產(chǎn)生的相位滯后，并且不改變WPSS控制輸出的大小，表明所設計時延補償器的有效性。

圖8 各區(qū)間時延補償器的頻率響應對比Fig.8 Comparison of frequency response among different interval time-delay compensators

為模擬時延的隨機分布特性，在WPSS輸入引入均值變化的正態(tài)分布隨機時延，如圖9中實線所示，時延的均值在圖中用虛線表示。

圖9 隨機時延及改進分段補償時延（ΔT=5 s）Fig.9 Random time-delay and compensated interval time-delay（ΔT=5 s）

設ΔT=5 s，即時延補償器每隔5 s進行一次校核；Δt=1 s，即以每次補償器動作前1 s內(nèi)的平均時延作為下一次動作時選擇時延補償區(qū)間的依據(jù)。按照時延補償動作規(guī)則，時延補償器的補償時延如圖9中點線所示。

將設計的隨機時延引入WPSS輸入，WPSS開環(huán)控制時仿真結果如圖10所示?？梢钥吹?，引入時延后，WPSS輸出控制信號產(chǎn)生了一定的相位滯后。隨著正態(tài)分布時延均值增大，WPSS輸出控制信號滯后角度也增大，即時延引起的相位滯后與時延大小成正比。采用改進時延補償器進行補償后，WPSS輸出控制信號的相位滯后得到了校正。由于補償器不能完全跟蹤時延的變化，在2～5 s和7～10 s，校正后輸出不能完全吻合理想的控制輸出。

圖10 開環(huán)仿真時WPSS輸出控制信號Fig.10 WPSS output signal of open-loop simulation

圖11給出了WPSS閉環(huán)控制時，在母線8處施加持續(xù)時間為0.4 s的三相短路故障的仿真結果?？梢钥吹?，時延的引入使得系統(tǒng)失去穩(wěn)定；經(jīng)過補償后，系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。并且，補償后振蕩較理想無時延WPSS需要多2個周期才得以平息振蕩。

圖11 閉環(huán)仿真時WPSS控制效果比較（ΔT=5 s）Fig.11 Comparison of WPSS control effect for close-loop simulation（ΔT=5 s）

根據(jù)上文分析，當ΔT=5 s、Δt=1 s時，時延補償器并不能完全跟蹤隨機時延的變化，導致控制效果與理想WPSS的控制效果有一定差別。為了進一步校驗控制器的效果，考慮縮小補償器的動作間隔，設ΔT=1 s、Δt=1 s。此時，補償器對變化時延的跟隨能力變強，見圖12，時延補償器僅在2～3 s和7～8 s時不能跟蹤時延的變化。閉環(huán)仿真結果如圖13所示，可以看到，補償后的控制效果明顯改善，幾乎與理想WPSS控制效果一致。

圖12 隨機時延及改進分段補償時延（ΔT=1 s）Fig.12 Random time-delay and compensated interval time-delay（ΔT=1 s）

圖13 閉環(huán)仿真時WPSS控制效果比較（ΔT=1 s）Fig.13 Comparison of WPSS control effect for close-loop simulation（ΔT=1 s）

對比ΔT=5 s和ΔT=1 s的仿真結果，可以看到，補償器動作間隔的變化會影響控制效果。理論上而言，每接收到一個PMU數(shù)據(jù)包，就可獲得相應時延τ，進而根據(jù)該時延選擇恰當?shù)臅r延補償器區(qū)間，此時，時延補償器根據(jù)PMU數(shù)據(jù)包上傳的頻率進行自適應調整。然而，本文選擇一個遠大于PMU數(shù)據(jù)包上傳間隔的時間ΔT為動作間隔進行時延補償器的自適應調整，有2點原因：若ΔT太小，導致時延補償器頻繁動作，這種頻繁的動作會引起控制器持續(xù)振蕩，當遇到網(wǎng)絡阻塞、時延抖動頻繁時，甚至可能導致系統(tǒng)失穩(wěn)；根據(jù)時延組成的分析與時延實測結果可知，雖然WAMS時延具有一定的隨機分布性，但由于我國電網(wǎng)目前基于WAMS的高級應用較少，電網(wǎng)通信網(wǎng)絡大多處于剛升級改造完成階段，網(wǎng)絡負荷較輕，時延相對集中，樣本方差較小。因此，時延不會在短時間內(nèi)發(fā)生巨大變化，沒有必要過于頻繁地調整控制器的時延補償。未來隨著網(wǎng)絡負荷的增加，時延隨機性增大，可適當減小時延補償器的動作間隔ΔT。根據(jù)如圖11所示ΔT為5 s時的仿真結果，縱使時延均值發(fā)生如圖9所示的劇烈變化，從工程應用的角度考慮，控制效果依然可以接受。因此，推薦ΔT 取較大值，如 5～10 s。

由于本文是在文獻[14]基礎上進行改進，將本文的補償方法與文獻[14]的方法進行對比，仿真結果如圖14和圖15所示。從圖14可以看到，由于本文采用的隨機時延抖動較為明顯，以補償器動作時刻為選擇補償區(qū)間的傳統(tǒng)分段補償法明顯不能很好地跟蹤時延的變化。圖15的控制效果進一步表明改進的分段補償能夠在較短時間平息振蕩。

圖14 本文方法與文獻[14]方法的補償時延對比（ΔT=5 s）Fig.14 Comparison of compensated time-delay between proposed method and reference[14]（ΔT=5 s）

圖15 本文方法與傳統(tǒng)分段時延補償法的控制效果對比（ΔT=5 s）Fig.15 Comparison of control effect between proposed and traditional interval compensation methods（ΔT=5 s）

3.2 實際電網(wǎng)仿真

為了驗證所提方法在實際電網(wǎng)中的應用效果，在貴州電網(wǎng)RTDS等值模型上進行仿真。系統(tǒng)包括39臺發(fā)電機、104條母線、174條線路，使用8個Rack資源。將文獻[14]提出的四機系統(tǒng)RTDS試驗平臺改進為貴州電網(wǎng)RTDS試驗平臺，如圖16所示。圖中，GTAI和GTAO分別為吉比特模擬輸入和輸出卡。為跟現(xiàn)場保持一致，PMU選擇CSS-200；勵磁器選用擎天EXC-9000，改進的分段時延補償單元集成在網(wǎng)絡控制單元中。

圖16 貴州電網(wǎng)RTDS實驗硬件系統(tǒng)Fig.16 Hardware system of Guizhou Grid RTDS experiment

貴州電網(wǎng)內(nèi)部在黔北和黔東地區(qū)之間存在一區(qū)間振蕩模式，最可控和最可觀機組分別為思林電廠和烏江新廠。WPSS配置在思林電廠，反饋信號為思林電廠與烏江新廠之間的功角差。

采用均值變化的正態(tài)分布隨機時延對本文所設計的自適應時延補償器進行校核。隨機時延分為2段，各持續(xù)5 s：第1段時延均值為65 ms，標準差為20 ms；第2段時延均值為170 ms，標準差為30 ms。在鴨溪變施加持續(xù)時間為0.1 s的三相短路故障校核控制器的效果，RTDS仿真結果如圖17所示。可以看到，當采用改進分段時延補償后，其效果跟無時延WPSS控制時基本一致。

圖17 RTDS閉環(huán)試驗結果Fig.17 Results of RTDS close-loop experiment

4 結論

本文對實際電網(wǎng)中的時延進行了實測，測試結果表明時延具有一定的隨機分布特性，時延大小隨傳輸數(shù)據(jù)包大小以及網(wǎng)絡通道環(huán)境的變化而變化。并且，時延的抖動性很強，若以控制器動作時刻的時延選擇補償區(qū)間可能會導致錯誤的結果，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。為此，提出一種改進的分段時延補償方法，以補償器動作前一段時間的平均時延作為選擇時延補償區(qū)間的依據(jù)，以更好地發(fā)揮WPSS抑制區(qū)間功率振蕩的功效。

在兩區(qū)四機系統(tǒng)上進行的時頻域對比仿真結果驗證了所提方法的有效性與可行性。最后，將所提方法應用于貴州電網(wǎng)RTDS閉環(huán)試驗，仿真結果進一步驗證了所提方法在大系統(tǒng)中應用的可行性和有效性。