[发明专利]一种计及广域信号多时滞的电力系统附加阻尼控制方法

说明书

本发明属于电力系统稳定控制领域，具体涉及一种考虑多个广域传输信号时滞的阻尼控制器的设计方法。针对互联广域电力系统的低频振荡问题以及广域传输信号具有多个传输延迟的情况，提出了广域多时滞附加阻尼控制器的设计方法，包括建立多时滞线性化模型，对区间低频振荡模式进行输入信号以及安装地点的选择，设计适用于多时滞电力系统的附加阻尼控制器。利用Lyapunov‑Krasovskii理论构造的多时滞系统稳定判据，转化为线性矩阵不等式的可行性问题，可直接求解控制参数，避免了传统方法中利用智能算法迭代求解参数的不便。本发明中的控制器在给定时滞上限的范围内均能使电力系统低频振荡得到有效抑制，具有很强的适应性和鲁棒性，控制器结构简洁，易于工程实现。

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制领域，具体涉及一种考虑多个广域传输信号时滞影响的广域附加阻尼控制器的设计方法。

背景技术

随着我国社会主义现代化建设的蓬勃发展，电力工业正以空前的规模和速度扩大，中国正在逐步形成“西电东送，南北互供”的战略格局。目前我国的电力发展已经进入跨区域电网互联，全国电网互联之后，我国将形成一个多区域互联的广域电力系统。然而，跨区互联电网中的低频振荡现象日益严重，影响电网安全和跨区电能调度，已威胁到电力系统的安全稳定运行。

传统的低频振荡抑制方法主要采取提供额外阻尼的措施，多采用电力系统稳定器等励磁控制。然而，采用本地信号作为反馈输入的控制器由于受到可控可观性影响，对区间振荡模式的抑制效果十分有限。随着互联电网规模的进一步扩大，区间振荡模式对电力系统造成的危害随电网的复杂度而加深，仅使用本地信号设计控制器很可能无法确保电力系统的稳定。

在“互联网+”的背景下，随着电力工业与信息的深度融合与互联网电力的不断发展，开发网络化、数字化、智能化等技术，利用广域测量系统中的广域反馈信号中的广域信息实现对电网的控制，能有效提高互联电网系统的动态性能，已成为未来电网的发展趋势。广域测量系统的出现为区域互联电力系统的分布式同步测量、稳定分析和广域优化协调控制创造了可能，但广域信息在传输、交换与处理等环节存在明显的时滞，这些延时可能高达数百毫秒，如不妥善处理时滞问题，阻尼控制器的性能可能会进一步恶化，以致损害电力系统的广域安全。因此，深入考虑广域控制的时滞环节，对优化控制器性能与提高电力系统的广域安全稳定运行具有重大意义。

针对上述问题，国内外学者开展了一系列研究并取得了丰硕成果。戚军，欧林林，周文委设计了一种适用于随机时滞的电力系统广域PID阻尼控制器(专利号201510492610.2)，胡志坚，张子泳设计了基于鲁棒控制理论的一种考虑WAMS信号实验的电力系统输出反馈控制方法(专利号201310189887.9)，黄柳强，孙华东，易俊等人计了一种基于自由权矩阵方法的多FACTS抗时滞协调控制方法(专利号201310189887.9)，但三者均未考虑多个信号延迟的情况，此外，基于自由权矩阵的鲁棒控制方法需借助智能算法迭代寻找理想控制参数，步骤复杂，求解速度较慢。贾宏杰，安海云，余晓丹提出了一种多时滞电力系统的稳定判据(专利号：200810151217.7)，但这种方法更侧重时滞稳定域求解，对于如何设计使多时滞电力系统稳定的控制器以及对于该控制器的控制效果并未涉及。总体而言，目前针对多时滞电力系统控制镇定方面的研究较少，从控制方法上看，时滞鲁棒控制仍然是多时滞电力系统阻尼控制的主要手段，但求解方法一般较为复杂，探索多时滞电力系统鲁棒镇定控制的简便求解方案具有一定的实际应用价值。

发明内容

本发明针对基于广域测量系统的多时滞电力系统低频振荡抑制的研究不足以及作为主要控制方法之一的鲁棒控制方法求解参数步骤复杂的缺陷，设计一种可直接求解控制参数的多时滞广域电力系统阻尼控制器，详细地阐述了该控制器的控制结构以及参数的求取方法。

本发明中的广域附加阻尼控制器不仅考虑了多个传输信号延迟的影响，并且克服了传统鲁棒控制方法借助智能算法反复迭代寻优步骤复杂的缺陷，可直接求解控制参数，为抑制多时滞电力系统的低频振荡提供一个新的途径。