[发明专利]一种区间变时滞影响下的广域电力系统稳定性判别方法

说明书

本发明公开了一种区间变时滞影响下的广域电力系统稳定性判别方法，针对时滞现象对广域电力系统的稳定运行产生的严重影响，在构建广域区间变时滞电力系统模型的基础上，提出了一种新的增广向量和Lyapunov‑Krasovskii泛函构造方法；然后，在对泛函导数进行解析时，采用时滞分割、Wirtinger积分不等式、Free‑matrix‑based积分不等式及凸组合等方法，减小了解析过程中产生的误差，得到了保守性较低的稳定性判据，扩大了系统的稳定运行区域。最后，通过典型的二阶系统、单机无穷大系统和四机十一节点系统仿真分析，说明了与现有的方法相比，本发明的方法扩大了系统的稳定运行区域。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种区间变时滞影响下的广域电力系统稳定性判别方法。

背景技术

随着我国社会的发展，现代化电力系统规模以及电网互联范围不断的扩大，在提高了电网运行的经济效益同时，其动态过程也变得愈加复杂化，传统的局部控制方式已无法满足当今大规模电网安全稳定运行的控制要求。近年来，基于相量测量单元(PMU)的广域量测技术(WAMS)的迅速发展并广泛被应用于电力系统中，推动了电力系统现代化全局控制的发展^[1-3]。在广域环境下，对电力系统运行过程进行全局监测控制时，测量和控制信号在传输和处理过程中存在着时间延迟现象，特别在远距离传输时尤为明显。已有研究表明即使是很小的时滞都有可能对电力系统的稳定运行造成严重的负面影响^[4]，因此，研究时滞影响下电力系统的稳定性问题具有十分重要的现实意义^[5-6]。

目前对时滞电力系统稳定性分析的方法主要可分为两种:频域法和时域法。采用频域法对时滞电力系统的稳定性分析，主要是通过对系统的特征方程变换，求特征值的分布来判断系统稳定性^[7-8]，这种方法可以得到系统稳定的充要条件，但其计算过程十分复杂，而且当电力系统运行状态发生跳变或含有时变参数时难以应用。相比与频域法，时域法在处理系统运行状态发生跳变或含有时变参数时有着明显的优越性^[9-10]，是目前对时滞电力系统稳定性分析的最主要的方法。时域法中基于Lyapunov稳定性理论的L-K泛函方法应用最为广泛，此类方法给出了系统稳定的充分条件，本身存在着一定的保守性，因此，如何降低其保守性从而扩大系统的稳定运行区域是近年来研究的热点问题，为此广大学者提出了不同的研究方法^[11-19]。

在泛函构造方面，文献[11,12]分别通过构造一重积分泛函和二重积分泛函，文献[13]通过构造增广型L-K泛函，并采用相应解析方法，研究常时滞和变时滞电力系统的稳定性分析与控制器设计问题。在泛函导数解析方面，在构造L-K泛函的基础上，文献[14]运用N-L公式将一些松散项引入到泛函解析中，文献[15]在处理泛函时采用Jesen不等式方法，文献[16]采用自由权矩阵方法，文献[17]采用广义特征值方法，文献[18]运用凸组合方法，文献[19]运用Wirtinger积分不等式方法，研究了广域时滞电力系统的稳定性分析与控制问题。以上文献虽然从一定程度上减小了时滞电力系统稳定判据的保守性，但存在着模型描述不精确，L-K泛函的构造偏于简单，泛函导数解析采用的方法在降低保守性上具有一定的局限性等缺点，从而造成得到的稳定判据存在着一定的保守性。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于研究区间变时滞影响下广域电力系统的稳定性问题，提供一种区间变时滞影响下的广域电力系统稳定性判别方法，首先建立了区间变时滞电力系统模型，在此基础上，构造了一种新的增广向量和一种新的包含三重积分项的L-K泛函；然后，在泛函导数解析过程中对积分区间分段处理，对泛函导数中的积分项采用一重Wirtinger积分不等式、二重Wirtinger积分不等式、Free-mattix-based积分不等式及凸组合方法进行估计，减小了泛函解析过程中产生的误差，降低了稳定性判据的保守性。

为得到本发明的主要结论，需要引用以下引理。