考虑控制信号延时的电力系统稳定性分析及控制策略研究

作     者：李俊臣 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马静

授予年度：2014年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：时滞电力系统 L-K泛函 广义特征值 Markov跳变 时滞控制策略 

摘      要：随着西电东送、南北互供、全国联网战略的实施,我国正在形成一个超大规模的互联电网;与此同时,区间振荡问题日益突出,己严重威胁到电力系统的安全稳定运行。广域阻尼控制系统作为保障互联电网安全稳定运行的一道屏障,其控制效果必然受到时滞的影响。因此,迫切需要对控制信号延时的电力系统稳定性及其控制策略进行研究。本文的主要内容和成果有： 提出一种基于改进自由权矩阵与广义特征值的电力系统非跳变时滞稳定上限求取方法。首先构造了一类新的Lyapunov-Krasovskii泛函,并求解该泛函沿系统的导函数,然后,在该导函数中加入由自由权矩阵及牛顿-莱布尼兹公式形成的恒为零的松散项以降低保守性,在此基础上,形成一组线性矩阵不等式,并利用广义特征值求解系统的时滞稳定上限。IEEE4机11节点系统和16机68节点系统时域仿真结果验证了该方法能够有效求解电力系统的非跳变时滞稳定上限。 提出一种基于离散Markov理论的电力系统跳变时滞稳定上限求取方法。首先,建立了一类考虑Markov转移概率密度矩阵的Lyapunov-Krasovskii泛函,并求解该泛函沿系统的导函数,然后,在该导函数中,添加由Newton-Leibniz公式构造的松散项,以降低保守性,在此基础上,构造一组线性矩阵不等式,并利用广义特征值求解电力系统在运行方式调整、运行参数变化以及负荷功率波动等跳变工况下的时滞稳定上限。IEEE4机11节点系统和16机68节点系统的时域仿真结果均验证了该方法在考虑电力系统跳变特性的情况下,能够有效求解电力系统所能承受的最大时滞。 提出分别针对电力系统非跳变及跳变情况下非线性项解耦的时滞控制策略。首先将基于牛顿-莱布尼兹公式的自由权矩阵与时滞系统微分方程代入Lyapuno-Krasovskii泛函的微分方程中,构造非线性最小化时滞控制器。在此基础上,利用Schur补对算法中的非线性项进行解耦,并将含有非线性项的矩阵不等式转化为标准线性矩阵不等式,最终获得非跳变时滞控制算法,从而避免因迭代产生的求解效率低等问题。在该算法中,通过引入Markov转移概率密度矩阵,进一步推导了跳变时滞控制算法。IEEE4机11节点系统和16机68节点系统时域仿真结果验证了时滞控制器对电力系统区间振荡的有效控制。