[发明专利]一种电力系统负荷频率控制稳定分析和控制器设计方法

权利要求书

1.一种电力系统负荷频率控制稳定分析和控制器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立考虑时变时滞特性的多区域负荷频率控制离散化状态空间模型，并转化为基于输出反馈控制的时滞系统；

步骤2：采用时滞依赖的多求和不等式构造L-K泛函，提出一种具有低保守性时变时滞稳定分析判据；

步骤3：利用变量替换方法处理非线性项，推导时滞相关输出反馈镇定判据；

步骤4：求解二次调频控制器参数，对比验证所设计控制器效果。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷频率控制稳定分析和控制器设计方法，其特征在于，所述步骤1：

建立考虑时变时滞特性的多区域负荷频率控制离散化状态空间模型，并转化为基于输出反馈控制的时滞系统，具体包括：

针对考虑时变时滞的多区域LFC系统模型，选择合适的状态变量，建立系统对应的状态空间模型：

其中，x表示系统的状态向量，u和y分别表示系统的输入向量和输出向量，K为控制器参数，t表示时滞大小；

按照采样周期T进行离散化可得：

其中，

从而可得LFC闭环系统离散化方程为：

其中，

3.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷频率控制稳定分析和控制器设计方法，其特征在于，所述步骤2：

采用时滞依赖的多求和不等式构造L-K泛函，提出一种具有低保守性时变时滞稳定分析判据，具体包括：

针对单求和和双重求和问题，给出基于多辅助泛函不等式引理，从而构造区间时变时滞离散系统稳定分析判据；

引理1：给定一个n×n正定矩阵R，三个非负整数a，b，k满足a+2b≤k，一个向量函数x(.)∈Rn，满足以下不等式：

其中，

构造Lyapunov-Krasovskii泛函：

V(k)＝V₁(k)+V₂(k)+V₃(k)+V₄(k)+V₅(k)；

其中，

对Vi做差分处理，利用引理1相关不等式分别对ΔVi中的求和项进行差分上限估计：

将上转化为线性矩阵不等式的形式，从而构造离散LFC时变时滞Lyapunov稳定分析判据。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷频率控制稳定分析和控制器设计方法，其特征在于，所述步骤3：

利用变量替换方法处理非线性项，推导时滞相关输出反馈镇定判据，具体包括：

采用Finsler引理，将式[Υ^⊥]^T{Φ(h(k))}[Υ^⊥]＜0进行如下转换：

Φ+XΥ+Υ^TX^T＜0；

其中，X＝e1F+e5εF；

为了消除非线性乘积项，对上式左乘矩阵Γ^T和右乘矩阵Γ，可得：

Γ^TΦΓ＝diag[G^T,...,G^T,I_r]Φdiag[G,...,G,I_r]；

其中，Γ＝diag[G,…G,I_r]，G＝(F^-1)^T，

令有：

通过定理2可得使闭环系统稳定且控制器存在条件。

5.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷频率控制稳定分析和控制器设计方法，其特征在于，所述步骤4：

求解二次调频控制器参数，对比验证所设计控制器效果，具体包括：

利用步骤3求解两区域互联系统二次调频控制器参数，进行仿真验证，同时采用遗传算法(genetic algorithm，GA)优化上述系统控制器参数，目标函数和约束条件的选择如下：

式中，KPmin，KPmax，KImin，KImax分别表示控制器参数的上下限。