一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法及系统，基于时域方法，本发明专利技术通过引入多重积分项来构造新的增广Lyapunov

【技术实现步骤摘要】
一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法及系统


[0001]本专利技术属于电网负载频率控制(LFC)
，涉及一种大规模LFC稳定性分析方法及系统，具体涉及一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]负载频率控制(LFC)旨在将本区域和临近区域的频率和功率交换维持在预设范围内。传统的LFC采用专用的通信通道来传输信息，这通常会产生一些可以忽略的小时滞。当发生通信故障时，将触发故障计数器来记录故障周期，当计数的步长达到预设的上限时，LFC方案将会暂停或者停止，这些由通信故障导致的数据丢失可以转换为一个等效的时变时滞。这些时滞会使LFC系统的动态性能变差，甚至会造成系统不稳定，这意味着控制区域不符合NERC采用的CPS1和CPS2控制性能标准。因此，找到使系统保持稳定的最大时滞容许上界也就是时滞裕度是十分必要的。
[0003]时域方法中存在保守性是因为这些方法为时滞分析提供的是充分条件，而这些保守性是可以通过调节因子来调节的。尽管保守性与PID增益有很大关系，但现有的方法没办法进一步降低保守性并得到保守性基本一致的结果，并且保守的结果会使降低控制器整定的可靠性。此外，在之前的研究中广泛用于确定时滞裕度的二进制搜索算法无法判断确定的值是否接近精确值。尽管有些方法提高了分析LFC系统的大规模线性矩阵不等式的可解性，但同时也降低了计算的时滞上界。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法及系统吗，通过可调整的方法实现了精确度的灵活调节。
[0005]本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：建立闭环负荷频率控制系统的重构模型；
[0007]针对有N个控制区域的互联电网，每个控制区域装备有n台等效的非再热式发电机，确定控制区域i的状态变量x，输出变量y以及扰动w为：
[0008][0009][0010][0011]y
i
＝ACE
i
；
[0012]w＝diag{w1，
…
，w
N
}，w
i
＝ΔP
i
，u
i
(t
‑
τ
i
)＝ΔP
Ci
(t)；
[0013]其中Δf
i
，ΔP
tie
‑
i，e
，ΔP
mni
，ΔP
vni
，ACE
i
，ΔP
Ci
，ΔP
di
分别表示区域i的频率偏差、联络线功率交换、发电机的机械功率输出、汽轮机阀门位置变化量、区域控制误差、负荷参
考设定值和负荷变化量，t表示时间，τ
i
表示区域i的时滞；
[0014]建立闭环状态空间模型：
[0015][0016][0017]C
i
＝[β
i
，1，01×
2n
]，]，
[0018][0019][0020]K
i
＝[K
Pi
，K
Ii
，K
Di
]；
[0021][0021][0022]其中，表示对x(t)求微分；M
i
,D
i
,T
gni
,T
tni
,R
ni
分别表示区域i发电机的惯性系数、阻尼系数、发电机的时间常数、汽轮机的时间常数和调速器的速度跌落系数；R
ji
表示区域i的第j个发电机的调速器速度跌落系数，T
ij
表示区域i到j之间联络线的同步力矩系数；β
i
和α
ni
表示区域i的频率偏差因子和第n台发电机组的参与因子，K
Pi
,K
Ii
和K
Di
分别是PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益；
[0023]构建无扰动模型分析公式(1)的渐近稳定性：
[0024][0025]其中A0＝A，A
i
∈{A
d1
,A
d2
,
…
,A
dN
}，0＝τ0≤τ1≤
…
≤τ
N
；
[0026]用模型重构法将公式(2)改写成：
[0027][0028]其中包含时滞状态，代表其它的状态，j∈[1,N]；T是一个非奇异的n
×
n维的矩阵，
[0029]步骤2：建立负荷频率控制系统的稳定性分析判据；
[0030]构造Lyapunov
‑
Krasovskii泛函：
[0031][0032][0033]并且矩阵P，Q
j
>0，R
j
>0，保持待定，为正整数集；x(s)表示为正整数集；x(s)表示为n维欧氏空间；a
j
＝t
‑
τ
j
，b
j
＝t
‑
τ
j
‑1；
[0034]对于满足(2)的标量和τ
i
，i＝0,1,
…
,N，如果存在矩阵P,Q
j
>0，R
j
>0，j＝1,2,
…
,N，并且以下线性矩阵不等式也成立，那么系统(3)是全局渐近稳定的；
[0035][0036][0037]e
d1
＝A
11
e1+A
12
e
m
，
[0038][0039][0040][0041][0042][0043][0044][0045]步骤3：通过调整阶数n来确定时滞裕度；
[0046]根据PID增益、极坐标点θ和阶数n计算时滞裕度。
[0047]本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析系统，包括以下步骤：
[0048]模块1，用于建立闭环负荷频率控制系统的重构模型；
[0049]针对有N个控制区域的互联电网，每个控制区域装备有n台等效的非再热式发电机，确定控制区域i的状态变量x，输出变量y以及扰动w为：
[0050][0051][0052][0053]y
i
＝ACE
i
；
[0054]w＝diag{w1，
…
，w
N
}，w
i
＝Δd
i
，u
i
(t
‑
τ
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立闭环负荷频率控制系统的重构模型；针对有N个控制区域的互联电网，每个控制区域装备有n台等效的非再热式发电机，确定控制区域i的状态变量x，输出变量y以及扰动w为：i的状态变量x，输出变量y以及扰动w为：i的状态变量x，输出变量y以及扰动w为：y
i
＝ACE
i
；w＝diag{w1，
…
，w
N
}，w
i
＝ΔP
di
，u
i
(t
‑
τ
i
)＝ΔP
Ci
(t)；其中Δf
i
，ΔP
tie
‑
i，e
，ΔP
mni
，ΔP
vni
，ACE
i
，ΔP
Ci
，ΔP
di
分别表示区域i的频率偏差、联络线功率交换、发电机的机械功率输出、汽轮机阀门位置变化量、区域控制误差、负荷参考设定值和负荷变化量，t表示时间，τ
i
表示区域i的时滞；建立闭环状态空间模型：建立闭环状态空间模型：建立闭环状态空间模型：C
i
＝[β
i
，1，01×
2n
]，]，]，]，]，]，
其中，表示对x(t)求微分；M
i
，D
i
，T
gni
，T
tni
，R
ni
分别表示区域i发电机的惯性系数、阻尼系数、发电机的时间常数、汽轮机的时间常数和调速器的速度跌落系数；R
ji
表示区域i的第j个发电机的调速器速度跌落系数，T
ij
表示区域i到j之间联络线的同步力矩系数；β
i
和α
ni
表示区域i的频率偏差因子和第n台发电机组的参与因子，K
Pi
，K
Ii
和K
Di
分别是PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益；构建无扰动模型分析公式(1)的渐近稳定性：其中A0＝A，A
i
∈{A
d1
，A
d2
，...，A
dN
}，0＝τ0≤τ1≤...≤τ
N
；用模型重构法将公式(2)改写成：其中包含时滞状态，代表其它的状态，j∈[1，N]；T是一个非奇异的n
×
n维的矩阵，步骤2：建立负荷频率控制系统的稳定性分析判据；构造Lyapunov
‑
Krasovskii泛函：Krasovskii泛函：并且矩阵P，Q
j
＞0，R
j
＞0，保持待定，为正整数集；x(s)表示为正整数集；x(s)表示为n维欧氏空间；a
j
＝t
‑
τ
j
，b
j
＝t
‑
τ
j
‑1；对于满足(2)的标量和τ
i
，i＝0，1，...，N，如果存在矩阵P，Q
j
＞0，R
j
＞0，j＝1，2，...，N，并且以下线性矩阵不等式也成立，那么系统(3)是全局渐近稳定的；2，...，N，并且以下线性矩阵不等式也成立，那么系统(3)是全局渐近稳定的；e
d1
＝A
11
e1+A
12
em，
步骤3：通过调整阶数n来确定时滞裕度；根据PID增益、极坐标点θ和阶数n计算时滞裕度。2.根据权利要求1所述的考虑可调计算精度的大规模LFC稳定性分析方法，其特征在于，其特征在于，步骤3的具体实现包括以下子步骤：步骤3.1：预设搜索区间[τ
s
，τ
e
]，精度要求τ
ac
，用户所需的增量指标δ
vr
和n＝0；其中，δ
v
(％)为时滞裕度的增量指标：步骤3.2：对于给定的τ
set
＝(τ
s
+τ
e
)/2，检查线性矩阵不等式(4)的可行性；如果(4)可行，设置τ
s
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传科，金丽，袁哲丽，刘云帆，樊宇龙，赵雯萱，上官星辰，徐达，何勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：