[发明专利]一种基于分频控制的动态电力系统负荷频率协调方法

权利要求书

1.一种基于分频控制的动态电力系统负荷频率协调方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建考虑通信时滞且包含双馈风力发电系统和火力发电系统的动态电力系统模型；

S2，将由系统频率偏差和负荷需求波动构成的混合偏差分为高频分量和低频分量，用于协调双馈风力发电机组和火力发电机组的频率管理；

S3，针对火力发电机组，利用低频分量设计双环补偿控制，双环补偿控制由滑模控制器和前馈控制构成；

S4，针对双馈风力发电机组，利用高频分量设计PI控制器以支持火力发电机组的频率调节，并采用粒子群优化算法获取PI控制器参数；

步骤S1中，所述的动态电力系统模型的状态方程为：

其中，x(t)为状态向量，x(t)＝[Δf,ΔP_m,ΔP_v,ΔE,ΔS_g]^T，Δf为频率变化量，ΔP_m为火力发电机组输出功率变化量，ΔP_v为调速器输出功率变化量，ΔE为积分控制变化量，ΔS_g为前馈控制输出功率变化量，u(t)为滑模控制器输出控制信号，d₁为二次频率调整时滞，d₂为前馈控制时滞，A为系统系数矩阵，A_d1和A_d2为时滞系数矩阵，B为控制系数矩阵，F为干扰系数矩阵，m(t)为干扰矩阵，

其中：T_p为电力系统时间常数，T_ch为火力发电机组时间常数，T_g为调速器时间常数，K_P为电力系统增益，K_ε为积分控制增益，R为调速器调速系数，K_S为前馈控制增益，ΔP_L为负荷需求功率变化量，ΔP_W为双馈风力发电机组输出功率变化量，T_LPF为分频器时间常数。

2.根据权利要求1所述的一种基于分频控制的动态电力系统负荷频率协调方法，其特征在于，步骤S2中，通过分频器获得混合偏差的高频分量和低频分量，高频分量作用于双馈风力发电机组的PI控制器，低频分量作用于火力发电机组的前馈控制，混合偏差表达式为：

ΔP_M＝K_fΔf+ΔP_L

式中，K_f是频率系数，K_f＝K_G+K_L，其中K_G为发电机的单位调节功率，K_L为负荷单位调节功率；

高频分量ΔP_MH和低频分量ΔP_ML表达式为：

其中，s为拉普拉斯算子。

3.根据权利要求1所述的一种基于分频控制的动态电力系统负荷频率协调方法，其特征在于，步骤S3中，滑模控制器为自适应滑模控制器，其滑模面表达式为：

其中，E为满秩矩阵且EB为非奇异矩阵，矩阵H由满足条件λ(A-BH)＜0的极点配置得到，自适应滑模控制器的趋近律表达式为：

其中，趋近率指数α＞0，满足h为自适应系数，arctan()为反正切函数，自适应滑模控制器的输出控制表达式为：

式中，矩阵H由满足条件λ(A-BH)＜0的极点配置得到，存在一个已知常数ξ满足||m(t)||≤ξ，||x(t-d_i)||≤x_maxi，x_maxi＝max||x(t-d_i)||，时滞系数矩阵A_di是有界的，并且存在已知常数满足i＝1,2。