一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，步骤包括：首先建立电力系统负荷频率控制模型，然后构造Lyapunov泛函建立保证电力系统负荷频率控制稳定的充分条件，最后基于系统的稳定性条件，得到求解控制器的方法。本发明专利技术以此获得求解控制器的方法，得到的控制器可以容许更大的采样周期变化范围，具有更好的鲁棒性，可以减轻网络传输压力降低数据采样次数，减少数据传输量，降低运营成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统控制
，更具体地，涉及一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法。

技术介绍

[0002]现代电力系统趋于向规模化和复杂化的方向发展，电网规模不断扩大，运行更加复杂。由于电网规模庞大、运行特性复杂、现有控制措施局限等，互联电网在发生故障时可能波及更广的范围并造成极大的危害，使得社会发展受到极大的制约。
[0003]在现代电力系统中，负荷频率控制(LFC)将依托开放通信网络，进行信息交互，实现电力系统的频率稳定控制。如CN202010923829.4电力系统负荷频率控制方法及装置公开方法包括：根据电力系统负荷频率参数以及反馈误差信号，构建离散时间域闭环控制状态方程；根据所述离散时间域闭环控制状态方程，基于最优控制理论，获取实时控制信号；根据所述实时控制信号调节所述电力系统负荷频率参数。该专利技术提供的负荷频率控制系统优化控制方法实现了在网络通信时延存在的情况下实时自动跟踪电力系统负荷频率参数的变化并调节，使电力系统频率保持规定值，保证系统的稳定性。
[0004]尽管开放通信网络的使用为电力系统LFC带来了诸多好处，但其也不可避免的给LFC系统带来了其它问题，如：通信网络中的网络诱导时滞、带宽限制等约束，都可能使LFC系统性能降低，无法达到预期的控制目标。为了实现大系统的安全稳定运行，降低大规模停电风险，有必要从全局范围的角度对电力系统运行进行监测、分析和控制。由于基于广域测量系统获得的电力系统的状态信息需要周期性的进行发送，因此，面向开放通信网络在环电力系统，基于采样控制的电力系统LFC的稳定性分析和控制器设计方法的研究具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是现有技术中复合频率控制的数据采样次数多，数据量大、网络创术压力高等的不足，提供一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，步骤包括：
[0008]S1.建立单区域电力系统负荷频率控制的结构模型，为
[0009][0010]其中，x(t)∈R
n
为系统状态，y(t)为输出信号；u(t)∈R
m
为控制输入，y(t
k
)表示采样t
k
时刻的输出值；A、B、C分别为系统矩阵、输入矩阵和输出矩阵，K为控制增益，t
k+1
‑
t
k
＝h
k
∈[h1,h2]为采样周期；h1和h2为采样周期的最小值和最大值；
[0011]S2.基于S1中的结构模型，构建Lyapunov泛函V(x
t
)；
[0012]S3.对S2中Lyapunov泛函V(x
t
)求导，并根据Lyapunov稳定性理论，得到电力系统稳定性判据；
[0013]S4.基于S3的电力系统稳定性判据，得到镇定控制器设计条件：
[0014]在h2≥h1≥0，如果存在对称矩阵L>0，Z1>0，Z2>0，以及合适维数矩阵h
k
∈[h1,h2]使得
[0015][0016]则系统渐近稳定；
[0017]其中，
[0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025]进一步地，步骤S1中其中，
[0026][0027]这里，M、D、T
g
、T
ch
与R分别表示发电机组转动惯量、发电机组阻尼系数、调速器时间常数、水轮机时间常数与调速器的速度跌落系数。
[0028]进一步地，Lyapunov泛函V(x
t
)具体表示为
[0029][0030]r(n)＝[r(n),r(n
‑
1),
…
r(n
‑
l)][0031]其中，P、Q1、Q2、Q3、R1和R2是待定矩阵并且满足：P、R1与R2是正定对称矩阵，Q3是对称矩阵。
[0032]进一步地，步骤S3中求得的Lyapunov泛函导数为
[0033][0034]其中，
[0035][0036]e
r
＝[0
n
×
(r
‑
1)n I
n 0
n
×
(7
‑
r)n
](r＝1,2,
…
,7)，Π1＝Ae1+BKCe2，
[0037][0038][0039][0040]进一步地，步骤S3中电力系统稳定性判据为：
[0041][0042]进一步地，电力系统稳定性判据的计算过程为：
[0043]T1.将和积分不等式替换中的积分项，M、N为合适维数的矩阵。
[0044]T2.将0＝2ξ
T
(t)Y1[(t
‑
t
k
)e6‑
e4]ξ(t)和0＝2ξ
T
(t)Y2[(t
k+1
‑
t)e7‑
e5]ξ(t)两个零等式的右边部分加入到泛函导数中，其中Y1和Y2为合适维数的矩阵；
[0045]T3.整理后得到：
[0046][0047]其中，
[0048][0049][0050][0051][0052]T4.若Ψ1(h
k
)<0和Ψ2(h
k
)<0，则由Lyapunov稳定性理论可知，系统渐近稳定。
[0053]进一步地，所述控制器求解步骤为：
[0054]Y1.定义Λ1＝diag{P
‑1,P
‑1,P
‑1,P
‑1,P
‑1,P
‑1,P
‑1}，
[0055]Λ4＝diag{P
‑1,P
‑1,P
‑1}，Λ5＝diag{P
‑1,P
‑1}；
[0056]这里，diag{
…
}表示对角矩阵。
[0057]Y2.同时对Ψ1(h
k
)左乘和右乘diag{Λ1,Λ2}，而对Ψ2(h
k
)左乘和右乘diag{Λ1,Λ3}；
[0058]Y3.引入新的变量：
[0059][0059]V:＝KCP
‑1,得到镇定控制器设计条件式(1)。
[0060]进一步地，所述控制器增益为：K＝VL
‑1C
T
(CC
T
)
‑1。
[0061]进一步地，控制器稳定条件存在的非线性项LZ1‑1L和LZ2‑1L采用锥补线性化迭代算法计算。
[0062]进一步地，锥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，步骤包括：S1.建立单区域电力系统负荷频率控制的结构模型，为其中，x(t)∈R
n
为系统状态，y(t)为输出信号；u(t)∈R
m
为控制输入，y(t
k
)表示采样t
k
时刻的输出值；A、B、C分别为系统矩阵、输入矩阵和输出矩阵，K为控制增益，t
k+1
‑
t
k
＝h
k
∈[h1,h2]为采样周期；h1和h2为采样周期的最小值和最大值；S2.基于S1中的结构模型，构建Lyapunov泛函V(x
t
)；S3.对S2中Lyapunov泛函V(x
t
)求导，并根据Lyapunov稳定性理论，得到电力系统稳定性判据；S4.基于S3的电力系统稳定性判据，得到镇定控制器设计条件：在h2≥h1≥0，如果存在对称矩阵L＞0，Z1＞0，Z2＞0，以及合适维数矩阵h
k
∈[h1,h2]使得则系统渐近稳定；其中，其中，其中，其中，其中，其中，其中，2.根据权利要求1所述基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，步骤
S1中其中，这里，M、D、T
g
、T
ch
与R分别表示发电机组转动惯量、发电机组阻尼系数、调速器时间常数、水轮机时间常数与调速器的速度跌落系数。3.根据权利要求1所述基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，Lyapunov泛函V(x
t
)具体表示为：其中，P、Q1、Q2、Q3、R1和R2是待定矩阵且满足：P、R1与R2是正定对称矩阵，Q3是对称矩阵。4.根据权利要求1所述基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，求得步骤S3中Lyapunov泛函的导数为：其中，e
r
＝[0
n
×
(r
‑
1)n I
n 0
n
×
(7
‑
r)n
] (r＝1,2,
…
,7)，Π1＝Ae1+BKCe2，
5.根据权利要求1所述基于采样控制的电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，电力系统稳定性判据的建立过程为：T1.将和积分不等式替换中的积分项，其中，的积分项，其中，的积分项，其中，M、N为合适维数的矩阵；T2.将0＝2ξ
T
(t)Y1[(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，王伟民，曾红兵，何静，陈刚，易伟彪，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：