時(shí)滯電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、隨著互聯(lián)電力系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜度的不斷增加，基于就地反饋信號(hào)的控制器越來(lái)越難以保證互聯(lián)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。信息處理和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，尤其是同步相量技術(shù)和廣域測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，給電力系統(tǒng)的監(jiān)控提供了使用全局信息的可能。而在廣域測(cè)量系統(tǒng)中，廣域信息是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)模@將不可避免地存在信息的通信延遲問(wèn)題。通信延遲使得電力系統(tǒng)成為時(shí)滯電力系統(tǒng)，它的存在降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性甚至使其變得不穩(wěn)定。本文針對(duì)時(shí)滯電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和

2、控制進(jìn)行了相應(yīng)的分析研究。
　　 論文在回顧時(shí)滯電力系統(tǒng)的時(shí)滯產(chǎn)生原因以及其穩(wěn)定分析和控制研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出了時(shí)滯電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和控制的主要難點(diǎn)。針對(duì)時(shí)滯電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用時(shí)變時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性判據(jù)對(duì)時(shí)滯電力系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定分析，并將可以補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)延遲的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制應(yīng)用于時(shí)滯電力系統(tǒng)的控制。全文由以下幾個(gè)部分組成：
　　 首先分別介紹了基于自由權(quán)矩陣的保守性小的線(xiàn)性單時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)和線(xiàn)性多時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，并給出了采用線(xiàn)

3、性矩陣不等式求解線(xiàn)性時(shí)滯系統(tǒng)時(shí)滯穩(wěn)定裕度的兩種方法。簡(jiǎn)要給出了網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，分別給出了基于受控自回歸滑動(dòng)平均模型和基于受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型的兩種網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制算法。該方法在改進(jìn)的廣義預(yù)測(cè)控制的基礎(chǔ)上，增加了網(wǎng)絡(luò)延遲補(bǔ)償器來(lái)補(bǔ)償通信延遲。與傳統(tǒng)的廣義預(yù)測(cè)控制只利用一步控制信號(hào)相比，該網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制不僅利用了全部的預(yù)測(cè)控制信息，還同時(shí)能夠補(bǔ)償固定和隨機(jī)通信延遲。
　　 其次，研究了含有一個(gè)廣域阻尼控制器的電力系統(tǒng)時(shí)變

4、時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性問(wèn)題。利用單時(shí)變時(shí)滯穩(wěn)定判據(jù)計(jì)算了含有廣域阻尼控制器的電力系統(tǒng)的時(shí)滯穩(wěn)定裕度。計(jì)算表明，時(shí)滯穩(wěn)定裕度可以用來(lái)整定廣域阻尼控制器的參數(shù)，以保證系統(tǒng)在有足夠大時(shí)滯穩(wěn)定裕度的同時(shí)也有較好的阻尼效果。
　　 再次，分別用單時(shí)滯相關(guān)和多時(shí)滯穩(wěn)定性判據(jù)對(duì)采用常規(guī)PI控制器的單區(qū)域和兩區(qū)域負(fù)荷頻率控制系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性分析。研究了PI控制器增益和時(shí)滯穩(wěn)定裕度之間的關(guān)系，并采用時(shí)域仿真的方法驗(yàn)證了時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性判據(jù)的有效性。<

5、br>　　 第四部分，設(shè)計(jì)了一種基于受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)負(fù)荷頻率控制的策略，并對(duì)三區(qū)域負(fù)荷頻率控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，在仿真中考慮了發(fā)電機(jī)組功率速率約束的影響，仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出的負(fù)荷頻率控制策略的有效性，且該控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于在線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。
　　 第五部分，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制的廣域阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法。預(yù)測(cè)模型采用帶變遺忘因子的遞歸最小二乘法在線(xiàn)辨識(shí)獲得。四機(jī)兩區(qū)域電力系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，基于網(wǎng)絡(luò)預(yù)

6、測(cè)控制的廣域阻尼控制器能夠有效地補(bǔ)償固定和隨機(jī)通信延遲的影響。此外，該廣域阻尼控制器還具有算法和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于在線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
　　 最后，以含有靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)的新英格蘭電力系統(tǒng)為例，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)線(xiàn)性模型的可控/可觀(guān)度分析，選擇SVC的常規(guī)附加阻尼控制器的廣域輸入信號(hào)，采用留數(shù)法計(jì)算得出其參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，用時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性判據(jù)分析了含有SVC的常規(guī)附加阻尼控制器電力系統(tǒng)的時(shí)滯穩(wěn)定性，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)了考慮時(shí)滯影響的SVC