[发明专利]一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统频率控制器设计技术领域，尤其是涉及一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法。

背景技术

频率是电力系统运行最重要的参数之一。频率稳定是电力系统安全稳定运行的重要因素，它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。当负荷快速变化时，发电机来不及应对而会产生频率的波动，特别当负荷变化较大时，频率偏差可能就会超过允许的范围。频率波动的实质就是负荷功率和发电机输出有功功率之间的不平衡，因此需要通过频率的三次调整控制，即电力系统负荷频率控制(LFC)使得频率保持在电力工业允许的范围之内。

在负荷频率控制问题方面，国内外学者进行了大量的研究工作。传统的LFC方法主要是利用现代控制论中的PI控制方法来实现，但是随着电力系统的发展，其结构日趋复杂，并且系统中的负荷也呈现多样化的特点，因此电力系统中包含大量的非线性和不确定环节，使得传统的PI控制调节效果变差，很难实现预期的控制目标。为此学者们不断的改进PI负荷频率控制策略，并且将模糊控制、神经网络、预测控制和自适应控制等先进控制理论应用到电力系统的负荷频率控制设计中，这些方法在一定程度上解决了系统不确定的影响，但是也存在控制复杂、鲁棒性差等不足。

滑模控制作为典型的非线性控制，具有响应速度快，对系统参数不确定和外部干扰呈现不变性的优点，并且算法简单，易于工程实现，所以不少学者将滑模控制应用到电力系统负荷频率控制设计中。高为炳对阶跃负荷变化情况下的电力系统设计了常规的滑模负荷频率控制器，仿真结果显示了该控制器比PI控制器有更好的鲁棒性。孟祥萍提出了一种基于Ackermann公式的分散滑模负荷频率控制。将互联电力系统的功率作为不确定干扰来设计滑模负荷频率控制器。但是以上两种控制方法的前提是假设不确定干扰的界必须是已知的，即利用不确定干扰的界来设计滑模负荷频率控制器，具有较大的保守性，会产生较大的抖振。Kondo，H.将干扰观测器应用到电力系统滑模负荷频率控制设计中，仿真结果显示利用干扰观测器估计的负荷值来设计滑模控制器，不仅削弱了抖振的影响还减少系统的频率偏移。但是该控制方法要求所研究电力系统中的负荷扰动是匹配的，并且没有考虑由于电力系统工作点的变化而产生的参数不确定项的影响，对于发电机受限(GRC)时控制器的仿真效果也没有进行研究。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立电力系统状态模型方程式中d(t)=ΔAx+ΔBu+(H+ΔH)ΔP_d(t)为集结的干扰不确定项，x(t)=Δf(t)ΔPg(t)ΔXg(t)ΔE(t)]]>为状态向量，u(t)为控制输入，矩阵A、B和H为标称常数矩阵，ΔA、ΔB和ΔH为电力系统参数的变化，ΔP_d(t)为电力系统负荷扰动变量，Δf(t)为频率偏移，ΔP_g(t)为发电机输出功率的增量变化，ΔX_g(t)为调速器阀门位置的增量变化，ΔE(t)为积分控制增量变化；