考慮時(shí)滯和參數(shù)不確定性的電力系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定分析.pdf

1、隨著跨區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用局部信號設(shè)計(jì)的控制器難以滿足穩(wěn)定控制的要求。而廣域測量系統(tǒng)和綜合信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得采用全局信號的集中優(yōu)化控制成為可能。基于廣域信號的控制系統(tǒng)理論上可以較好地提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，但也使得系統(tǒng)成為一個(gè)時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)，所以必須考慮時(shí)滯對穩(wěn)定性的影響，其中時(shí)滯極限的計(jì)算是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。另外，隨著電力市場的深化改革、分布式發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大以及“節(jié)能調(diào)度”的深化落實(shí)，參數(shù)不確定性對系統(tǒng)的影響將變得越來越重要。

2、國內(nèi)外學(xué)者對參數(shù)不確定問題進(jìn)行了大量的研究，但是包含時(shí)滯的不確定系統(tǒng)的穩(wěn)定極限問題還沒有較好的求解辦法。
　　 本文的第一個(gè)任務(wù)是在小擾動(dòng)穩(wěn)定的范疇內(nèi)，研究了包含均勻、非均勻通信時(shí)滯信號的電力系統(tǒng)建模及其時(shí)滯穩(wěn)定極限計(jì)算。在時(shí)滯穩(wěn)定極限計(jì)算方面，論文首先研究了均勻時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定極限計(jì)算方法，然后研究了非均勻時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定域計(jì)算方法。具體的研究成果為：
　　 1.對帶有通信時(shí)滯信號的AGC系統(tǒng)建立了基于狀態(tài)方程描述的線性時(shí)

3、不變均勻時(shí)滯系統(tǒng)模型，利用狀態(tài)方程的系統(tǒng)矩陣，并借助于矩陣分析理論構(gòu)造了兩個(gè)不依賴于頻域變量的常數(shù)矩陣。通過分析矩陣的廣義特征根和特征根，提出了系統(tǒng)時(shí)滯依賴穩(wěn)定和時(shí)滯獨(dú)立穩(wěn)定的充要條件，并簡捷有效地計(jì)算了華東電網(wǎng)采用“全局FFC、分級調(diào)用”控制模式下的AGC系統(tǒng)的時(shí)滯極限。對于維數(shù)不高、時(shí)滯較少的系統(tǒng)，該方法計(jì)算簡單、效率高且結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
　　 2.針對計(jì)及廣域阻尼控制的兩級PSS控制系統(tǒng)和PSS輔助區(qū)間阻尼控制系統(tǒng)建立了基于

4、狀態(tài)方程描述的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造了一對基于頻域變量的矩陣。通過分析這對矩陣的廣義特征根來判斷系統(tǒng)時(shí)滯獨(dú)立穩(wěn)定還是時(shí)滯依賴穩(wěn)定，進(jìn)而利用掃頻法確定系統(tǒng)穿越虛軸的臨界頻率以及對應(yīng)的臨界時(shí)滯，最后計(jì)算出時(shí)滯依賴穩(wěn)定系統(tǒng)的時(shí)滯極限。該方法能夠適應(yīng)高維、多時(shí)滯的系統(tǒng)，計(jì)算效率高，結(jié)果可靠。
　　 3.論文從魯棒穩(wěn)定的角度分析時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性，用具有結(jié)構(gòu)不確定性的反饋系統(tǒng)描述線性時(shí)不變非均勻時(shí)滯系統(tǒng)。結(jié)合μ的D-scaled上界、線

5、性分式變換和掃頻法求解了非均勻時(shí)滯系統(tǒng)在時(shí)滯空間中的穩(wěn)定域，提出了μ分析框架下判斷單時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件以及多時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。該方法避免了對非均勻時(shí)滯系統(tǒng)包含多變量的高維特征多項(xiàng)式的分析，具有計(jì)算簡單、保守性小的優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文的第二個(gè)任務(wù)是在前面研究的基礎(chǔ)上考慮了參數(shù)不確定性的影響，提出了不確定時(shí)滯系統(tǒng)的建模方法和穩(wěn)定性定量分析的方法。在不確定性時(shí)滯系統(tǒng)的建模方面，本文用一個(gè)由重復(fù)實(shí)標(biāo)量塊和重復(fù)復(fù)標(biāo)量塊構(gòu)成的對角陣

6、△表示參數(shù)不確定性和時(shí)滯，用矩陣M描述系統(tǒng)的確定信息，從而建立了標(biāo)準(zhǔn)的M-△閉環(huán)反饋系統(tǒng)模型?；谠撃Ｐ?，論文把時(shí)滯和參數(shù)不確定性對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響統(tǒng)一在μ理論的框架下分析。針對具體的問題，其M-△模型的建立采用了不同的方法。具體的成果為：
　　 1.在線性定常時(shí)滯AGC系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，考慮參數(shù)不確定性的影響。論文把狀態(tài)方程系統(tǒng)矩陣中受參數(shù)不確定性影響的元素表達(dá)成對應(yīng)攝動(dòng)元的線性分式變換，從而建立了同時(shí)包含實(shí)參數(shù)不確定性和通

7、信時(shí)滯的多區(qū)域AGC系統(tǒng)的M-△模型。在此模型的基礎(chǔ)上，利用μ方法和掃頻法分析了該模型的穩(wěn)定性，計(jì)算了互聯(lián)AGC系統(tǒng)在單參數(shù)、多參數(shù)變化以及魯棒反饋控制規(guī)律下的穩(wěn)定極限，并利用時(shí)域仿真方法驗(yàn)證了結(jié)果的正確性和有效性。
　　 2.論文進(jìn)一步討論了電力系統(tǒng)中包含參數(shù)不確定性的時(shí)滯問題的建模方法。基于雅可比矩陣關(guān)于不確定參數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)和線性分式變換技術(shù)，建立了同時(shí)包含參數(shù)不確定性和通信時(shí)滯的PSS系統(tǒng)的M-△模型。提出了在μ分析框架