復雜智能電網(wǎng)的分布式控制與故障辨識研究.pdf

1、相對于傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)更加信息化、數(shù)字化與自動化，具有更高的能源利用率、用戶互動性、電源適應性及安全性。然而，智能電網(wǎng)是由大量具有自主性、智能化和多樣性等特征的網(wǎng)絡節(jié)點相互影響與作用形成的拓撲結(jié)構(gòu)復雜的大規(guī)模網(wǎng)絡，其本質(zhì)上是一類典型的復雜網(wǎng)絡。在智能電網(wǎng)中，能有效應對復雜網(wǎng)絡各類特性的分布式控制與檢測方法相對于傳統(tǒng)集中式的控制與檢測方法將更加經(jīng)濟、安全、有效。當前的智能電網(wǎng)地域分布廣泛，網(wǎng)絡節(jié)點與傳輸線路狀態(tài)變化復雜頻繁，全局信息的獲

2、取代價高昂。如何在無法獲得全局信息或在只擁有少量全局信息的情況下完成對廣域智能電網(wǎng)的安全監(jiān)測與優(yōu)化運營控制是智能電網(wǎng)中亟待解決的問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對大規(guī)模停電事件引發(fā)多線路故障并發(fā)的問題，基于復雜動態(tài)網(wǎng)絡理論，建立了一類智能電網(wǎng)的復雜動態(tài)網(wǎng)絡模型，將智能電網(wǎng)描述為傳輸線路相互連接的網(wǎng)絡化動力學系統(tǒng)，通過子系統(tǒng)之間耦合的非連續(xù)變化來刻畫智能電網(wǎng)中傳輸線路發(fā)生故障時網(wǎng)絡拓撲變化情況；基于自適應觀測器方法，設計了相應的

3、以PMU數(shù)據(jù)為辨識依據(jù)的分布式多故障線路辨識算法，通過響應網(wǎng)絡與故障電網(wǎng)之間的信息同步重構(gòu)了故障后電網(wǎng)的拓撲矩陣，解決了在故障后具有孤島的智能電網(wǎng)的多故障線路辨識問題。⑵針對智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控與評估需要實時更新電網(wǎng)拓撲的問題，運用復雜動態(tài)網(wǎng)絡拓撲理論知識，以及自適應觀測器與混雜系統(tǒng)理論，提出了一類基于脈沖自適應觀測器的分布式電網(wǎng)拓撲識別算法。該算法通過在誤差系統(tǒng)的反饋控制中加入等間隔脈沖的方式，提高了誤差系統(tǒng)的收斂速度，進一步提高了電網(wǎng)拓

4、撲識別算法的收斂速度，降低了自適應觀測器穩(wěn)定前的超調(diào)量與穩(wěn)定后的誤差。⑶針對多機電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定與電壓調(diào)節(jié)分步控制中沒有一般性的切換準則的問題，基于切換系統(tǒng)理論，分析了多機電力系統(tǒng)中暫態(tài)穩(wěn)定與電壓調(diào)節(jié)的規(guī)律，給出了一種基于反饋線性化的分布式多機電力系統(tǒng)的切換系統(tǒng)控制模型；基于線性矩陣不等式理論，給出了一種切換系統(tǒng)的分布式魯棒控制器設計方法；解決了暫態(tài)穩(wěn)定與電壓調(diào)節(jié)分步控制時算法更換時間節(jié)點無法確定的問題。⑷針對集中式的經(jīng)濟負荷分配方法對

5、電網(wǎng)信息完全度要求高且收斂慢等問題，基于多智能體網(wǎng)絡理論，將分布式發(fā)電單元作為多智能體，引入負荷分配預估參量與增量成本作為一致性變量，提出了一種基于多智能體一致性的分布式經(jīng)濟負荷分配算法。同時，考慮了主網(wǎng)電力需求變化影響下的算法收斂性，研究了主網(wǎng)需求對應的比例增益參數(shù)與算法收斂性之間的關系，給出了比例增益參數(shù)對應取值下的算法收斂充分條件；解決了經(jīng)濟負荷分配算法中主網(wǎng)需求增益參數(shù)設計的取值范圍問題。⑸針對微網(wǎng)分布式發(fā)電經(jīng)濟負荷分配與基本物