時滯電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制研究.pdf

1、隨著互聯(lián)電力系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜度的不斷增加，基于就地反饋信號的控制器越來越難以保證互聯(lián)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。信息處理和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，尤其是同步相量技術(shù)和廣域測量系統(tǒng)的應(yīng)用，給電力系統(tǒng)的監(jiān)控提供了使用全局信息的可能。而在廣域測量系統(tǒng)中，廣域信息是通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，這將不可避免地存在信息的通信延遲問題。通信延遲使得電力系統(tǒng)成為時滯電力系統(tǒng)，它的存在降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性甚至使其變得不穩(wěn)定。本文針對時滯電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和

2、控制進(jìn)行了相應(yīng)的分析研究。
　　 論文在回顧時滯電力系統(tǒng)的時滯產(chǎn)生原因以及其穩(wěn)定分析和控制研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出了時滯電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和控制的主要難點。針對時滯電力系統(tǒng)的特點，采用時變時滯相關(guān)穩(wěn)定性判據(jù)對時滯電力系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定分析，并將可以補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)延遲的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制應(yīng)用于時滯電力系統(tǒng)的控制。全文由以下幾個部分組成：
　　 首先分別介紹了基于自由權(quán)矩陣的保守性小的線性單時變時滯系統(tǒng)和線性多時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，并給出了采用線

3、性矩陣不等式求解線性時滯系統(tǒng)時滯穩(wěn)定裕度的兩種方法。簡要給出了網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，分別給出了基于受控自回歸滑動平均模型和基于受控自回歸積分滑動平均模型的兩種網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制算法。該方法在改進(jìn)的廣義預(yù)測控制的基礎(chǔ)上，增加了網(wǎng)絡(luò)延遲補(bǔ)償器來補(bǔ)償通信延遲。與傳統(tǒng)的廣義預(yù)測控制只利用一步控制信號相比，該網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制不僅利用了全部的預(yù)測控制信息，還同時能夠補(bǔ)償固定和隨機(jī)通信延遲。
　　 其次，研究了含有一個廣域阻尼控制器的電力系統(tǒng)時變

4、時滯相關(guān)穩(wěn)定性問題。利用單時變時滯穩(wěn)定判據(jù)計算了含有廣域阻尼控制器的電力系統(tǒng)的時滯穩(wěn)定裕度。計算表明，時滯穩(wěn)定裕度可以用來整定廣域阻尼控制器的參數(shù)，以保證系統(tǒng)在有足夠大時滯穩(wěn)定裕度的同時也有較好的阻尼效果。
　　 再次，分別用單時滯相關(guān)和多時滯穩(wěn)定性判據(jù)對采用常規(guī)PI控制器的單區(qū)域和兩區(qū)域負(fù)荷頻率控制系統(tǒng)進(jìn)行時滯相關(guān)穩(wěn)定性分析。研究了PI控制器增益和時滯穩(wěn)定裕度之間的關(guān)系，并采用時域仿真的方法驗證了時滯相關(guān)穩(wěn)定性判據(jù)的有效性。<

5、br>　　 第四部分，設(shè)計了一種基于受控自回歸積分滑動平均模型網(wǎng)絡(luò)預(yù)測負(fù)荷頻率控制的策略，并對三區(qū)域負(fù)荷頻率控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，在仿真中考慮了發(fā)電機(jī)組功率速率約束的影響，仿真結(jié)果驗證了本文所提出的負(fù)荷頻率控制策略的有效性，且該控制器結(jié)構(gòu)簡單，便于在線實現(xiàn)。
　　 第五部分，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制的廣域阻尼控制器的設(shè)計方法。預(yù)測模型采用帶變遺忘因子的遞歸最小二乘法在線辨識獲得。四機(jī)兩區(qū)域電力系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，基于網(wǎng)絡(luò)預(yù)

6、測控制的廣域阻尼控制器能夠有效地補(bǔ)償固定和隨機(jī)通信延遲的影響。此外，該廣域阻尼控制器還具有算法和結(jié)構(gòu)簡單、易于在線實現(xiàn)的優(yōu)點。
　　 最后，以含有靜態(tài)無功補(bǔ)償器(SVC)的新英格蘭電力系統(tǒng)為例，通過對系統(tǒng)線性模型的可控/可觀度分析，選擇SVC的常規(guī)附加阻尼控制器的廣域輸入信號，采用留數(shù)法計算得出其參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，用時滯相關(guān)穩(wěn)定性判據(jù)分析了含有SVC的常規(guī)附加阻尼控制器電力系統(tǒng)的時滯穩(wěn)定性，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計了考慮時滯影響的SVC