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多区域互联电力系统可靠性评估方法综述

华东电力 2009年第11期37卷 1848-1854页

作者：李禹鹏严正贾燕冰王亮上海交通大学电气工程系上海200240 华东电力调度中心上海200002

在电力系统互联规模逐年扩大的背景下,准确快速地评估互联中各区域的可靠性水平是一项重要课题,针对适用于多区域互联电力系统可靠性评估的主要方法和计算技术进行了综述,包括:互联电力系统可靠性评估的基本方法;适用于多区域互联系统... 详细信息

在电力系统互联规模逐年扩大的背景下,准确快速地评估互联中各区域的可靠性水平是一项重要课题,针对适用于多区域互联电力系统可靠性评估的主要方法和计算技术进行了综述,包括:互联电力系统可靠性评估的基本方法;适用于多区域互联系统的基于枚举的可靠性评估方法;基于统计预测的可靠性评估方法;基于贝叶斯网络的可靠性评估方法。最后,对各种方法进行了对比。

关键词：多区域互联电力系统可靠性评估枚举法统计预测贝叶斯网络

基于分布式内点法的多区域互联电力系统最优潮流分散式求解

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中国电机工程学报 2016年第24期36卷 6828-6837页

作者：陆文甜刘明波林舜江冯汉中华南理工大学电力学院广东省广州市510640

针对多区域互联电力系统分层分区调度的特点,将由上层控制中心管理的区域之间的联络线及其端节点定义为边界网络,从而构建区域变量之间存在重叠部分而区域之间不显含耦合约束的分散最优潮流模型。提出一种基于分布式内点法的多区域互联... 详细信息

针对多区域互联电力系统分层分区调度的特点,将由上层控制中心管理的区域之间的联络线及其端节点定义为边界网络,从而构建区域变量之间存在重叠部分而区域之间不显含耦合约束的分散最优潮流模型。提出一种基于分布式内点法的多区域互联电力系统最优潮流分散式优化算法。首先,采用内点法将得到各区域的线性修正方程,从而可将其等价表示为各区域的二次规划模型。基于分层协调模式,信息在上层控制中心和各区域的本地控制中心之间进行交换,可实现二次规划模型的分散优化,且所交换的信息不涉及各个区域的私有数据。该算法在继承内点法二次收敛性优势的同时,其计算精度与集中式内点法的相当,且无需参数调整。以4个IEEE标准测试系统和一个6056节点实际系统作为测试系统,并与其它分散优化算法进行对比分析,检验新算法的有效性。

关键词：多区域互联电力系统最优潮流分布式内点法分散优化

多区域互联电力系统拒绝服务攻击下的负荷频率控制研究

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多区域互联电力系统拒绝服务攻击下的负荷频率控制研究

作者：杜子钰天津理工大学

学位级别：硕士

负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)作为电力系统中的重要组成部分,其主要控制目标是通过保持电力系统中发电功率与负荷消耗功率间的平衡来保证整个电力系统的频率稳定在设定值。随着多区域互联电力系统的发展,当信息传输层遭到... 详细信息

负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)作为电力系统中的重要组成部分,其主要控制目标是通过保持电力系统中发电功率与负荷消耗功率间的平衡来保证整个电力系统的频率稳定在设定值。随着多区域互联电力系统的发展,当信息传输层遭到破坏时,产生的不利影响会破坏系统稳定性。在各种网络攻击中,拒绝服务攻击(Denial of Service,DoS)通过阻断系统信息层通信,堵塞通信网络,使控制失效,造成电力系统失稳。因此DoS攻击下电力系统的稳定运行愈发重要,本文针对多区域互联电力系统负荷频率控制可能受到的各种干扰、互联电力系统不断扩大带来的通信数据量增加以及可能遭受DoS攻击问题展开研究,主要内容如下:(1)建立多区域互联电力系统中负荷频率控制的数学模型,介绍单区域调频机组模型,对调速器、原动机、发电机-负荷、联络线等进行简要描述。(2)针对测量通道和控制通道拒绝服务攻击下多区域互联电力系统的网络安全问题,设计简单的控制器,给出了可以保持闭环系统输入-状态稳定性的DoS攻击的频率和持续时间。在可控的DoS攻击下,为了实现输入状态稳定性,确定了合适的采样机制。实现系统性能和通讯资源的平衡。(3)针对测量通道中DoS攻击可能造成的多区域互联电力系统负荷频率控制不稳定问题,应用了弹性事件触发机制和控制器联合设计的方案。通过构建基于H观测器的周期事件触发控制框架,限制干扰和噪声的影响。根据最大传输时间间隔,证明了闭环系统的输入-状态稳定性。在不损失系统鲁棒性的情况下实现了最大化DoS攻击的频率和持续时间。在此基础上,提出了一种双环通信信道的弹性LFC方案。对于DoS攻击下多区域互联电力系统负荷频率进行的安全控制,能够有效地应对DoS攻击造成的数据传输过程中的受阻问题。并且在加入扰动的情况下,仍能找到系统维持稳定的条件。

关键词：多区域互联电力系统负荷频率控制拒绝服务攻击事件触发弹性控制

带混合储能的多区域互联电力系统负荷频率控制策略的研究

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带混合储能的多区域互联电力系统负荷频率控制策略的研究

作者：盛丽娜江南大学

学位级别：硕士

电力行业的发展程度是衡量国民经济水平以及国家安全保障的一项重要指标。多区域互联电力系统作为现代电力系统发展的重要趋势,在可靠性、经济性和稳定性上都具备一定的优势。保证系统稳定和输出电能的质量是电网运行的关键。电力系统... 详细信息

电力行业的发展程度是衡量国民经济水平以及国家安全保障的一项重要指标。多区域互联电力系统作为现代电力系统发展的重要趋势,在可靠性、经济性和稳定性上都具备一定的优势。保证系统稳定和输出电能的质量是电网运行的关键。电力系统输出电能质量的优劣取决于电压和频率,电网频率控制是电力系统中的重要控制问题。本文旨在寻求有效的设计方案以提高多区域互联电力系统的频率控制效果。考虑到仅通过改进电力系统内部负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)器的控制算法,对于改善系统动态性能和运行稳定性上的局限性,文章设计了在传统的多区域互联LFC系统基础上引入混合储能系统来提高系统频率控制效果的方案。首先,本文介绍了多区域互联电力系统和混合储能系统的国内外发展现状。概述了LFC的基本概念以及控制目标,总结了电力系统内部负荷频率控制策略的研究状况,并且分析了本课题研究中存在的各种问题和挑战。其次,详细分析了混合储能系统的基本组成、结构和工作原理,并对有源式并联混合储能系统(Active-Paralled Hybrid Energy Storage,APHESS)建立模型和仿真。利用低通滤波器实现APHESS内部蓄电池和超级电容输出功率的分配,蓄电池和超级电容内部采用PID控制使APHESS能根据电网发出的目标功率指令释放/吸收电能。基于Matlab/simulink平台,仿真结果表明本文设计的APHESS可准确实现目标功率的输出,验证了本文设计方案的可行性。接着,文章针对多区域互联系统分析了不同的拓扑结构和区域间联网方式的优劣性。在某一运行点下,对系统线性化处理得到系统内部各单元的线性化表达式以及LFC系统线性化模型框图,并阐述了电力系统调频的基本过程。分别对独立的单区域LFC系统和引入APHESS后的多区域互联LFC子统建立状态空间模型。搭建全耦合的四区域互联LFC系统仿真模型,仿真实验结果验证了所建模型的正确性。最后,文章研究了基于线性矩阵不等式的H鲁棒频率控制策略,对引入APHESS后的多区域互联LFC系统设计外部闭环控制器,对系统负荷频率再次控制。为充分研究由于系统互联产生的耦合问题以及外部负荷扰动带来的不确定性,仿真采用引入APHESS后的全耦合四区域互联LFC系统作为具体研究对象。采用实际工程中应用广泛的经典PID控制理论和鲁棒控制理论,分别设计分布式H鲁棒状态反馈控制器和PID状态反馈控制器实时计算各控制子系统需要APHESS提供的有功功率。仿真结果表明,文章所提出的设计方案能有效提高多区域互联系统的频率控制效果,具有一定的实际工程意义。

关键词：多区域互联电力系统负荷频率控制混合储能系统 H∞鲁棒控制线性矩阵不等式状态反馈

基于自适应滑模的多区域时滞电力系统负荷频率控制

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东华大学学报（自然科学版） 2021年第3期47卷 129-134页

作者：王政豪刘永慧韩美杰上海电机学院电气学院上海201306

针对电力系统存在频率偏差的问题,以多区域互联电力系统为研究对象,提出自适应滑模控制方法。考虑电力系统存在通信时滞,建立互联电力系统的负荷频率控制模型。在已知扰动上下界时设计一般的滑模控制器,并在此基础上通过在线估计参数,... 详细信息

针对电力系统存在频率偏差的问题,以多区域互联电力系统为研究对象,提出自适应滑模控制方法。考虑电力系统存在通信时滞,建立互联电力系统的负荷频率控制模型。在已知扰动上下界时设计一般的滑模控制器,并在此基础上通过在线估计参数,设计自适应滑模控制器,最后通过MATLAB软件进行仿真验证。仿真结果表明,自适应滑模控制器能够有效地抑制通信时滞及扰动对系统性能造成的不良影响,实现电力系统的负荷频率控制。

关键词：多区域互联电力系统时滞频率控制滑模控制自适应控制

基于扩展MPC的多区域电力系统负荷频率优化控制方法研究

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基于扩展MPC的多区域电力系统负荷频率优化控制方法研究

作者：谢晓青温州大学

学位级别：硕士

现代电力系统的一个重要特征就是分层分区互联运行,负荷频率控制对于保证多区域互联电力系统的稳定运行具有重要意义。随着大量光伏发电、风力发电等间歇式、随机性分布式可再生能源的接入,多区域互联电力系统负荷频率控制问题已面临严... 详细信息

现代电力系统的一个重要特征就是分层分区互联运行,负荷频率控制对于保证多区域互联电力系统的稳定运行具有重要意义。随着大量光伏发电、风力发电等间歇式、随机性分布式可再生能源的接入,多区域互联电力系统负荷频率控制问题已面临严峻挑战。近年来,模型预测控制算法在电力电子变换器和电力系统等快过程系统中的应用越来越受到关注,但在高渗透率分布式可再生能源接入的复杂多区域互联电力系统负荷频率控制中的应用研究还处于起步阶段。本文基于改进的模型预测控制算法和极值优化算法,深入研究传统多区域互联电力系统以及包含光伏发电、风力发电等可再生能源的多区域互联电力系统的负荷频率优化控制难题。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)通过引入一个扩展的状态向量到系统状态空间模型和有限时域动态预测模型,提出了一种扩展的预测控制算法(Extended Model Predictive Control,EMPC)实现计及光伏的两区域互联电力系统负荷频率优化控制。相比现有研究工作,本文考虑了火力发电区域中调速器的死区时间和发电机的发电速率限制等非线性约束约束条件。通过对系统正常工况运行、动态负载干扰和模型参数失配等多种场景下的仿真实验,验证了EMPC算法相比现有基于遗传算法、萤火虫算法和群体极值优化算法改进的比例积分控制策略具有更佳的暂态、稳态控制性能以及更强的鲁棒性。(2)在研究工作(1)的基础上,将群体极值优化算法引入到EMPC的滚动优化策略中,提出了一种基于群体极值优化算法的分布式扩展预测控制算法(Population Extremal Optimization Based Distributed Extended Model Predictive Control,PEO-EDMPC),并将其应用到传统的多区域互联电力系统负荷频率控制中。通过对两区域和三区域典型互联电力系统的仿真实验,从而验证了PEO-EDMPC算法相比传统的分布式积分控制、基于群体极值优化的比例积分控制以及传统模型预测控制算法具有更好的暂态、稳态控制性能以及更强的鲁棒性。(3)在研究工作(2)的基础上,将PEO-EDMPC算法扩展应用到包含风力发电机组的多区域互联电力系统负荷频率优化控制问题中。通过对计及风电的两区域和三区域互联电力系统的仿真实验,从而进一步验证了PEO-EDMPC算法相比传统模型预测控制算法在暂态、稳态控制性能以及鲁棒性能等方面所具有的优势。

关键词：多区域互联电力系统负荷频率控制可再生能源模型预测控制群体极值优化

FDI攻击下互联电力系统的分布式安全状态估计

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控制与决策 2023年第7期38卷 1935-1941页

作者：翁世清翁品迪周京陈博苏子漪浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江树人大学信息科技学院杭州310023

针对虚假数据注入(FDI)攻击下的多区域互联电力系统安全状态估计问题,提出一种分布式中间观测器,同时对各区域电力系统的状态、虚假数据注入攻击信号以及负载偏差进行估计.首先,通过将电力系统的状态和虚假数据注入攻击进行增广,得到等... 详细信息

针对虚假数据注入(FDI)攻击下的多区域互联电力系统安全状态估计问题,提出一种分布式中间观测器,同时对各区域电力系统的状态、虚假数据注入攻击信号以及负载偏差进行估计.首先,通过将电力系统的状态和虚假数据注入攻击进行增广,得到等价的区域电力系统状态空间模型;然后,基于等价系统模型构建分布式中间观测器,对各个电力子系统分别进行安全状态估计,并设计补偿控制策略以降低虚假数据注入攻击及负载偏差带来的影响;最后,通过算例仿真验证所提出方法的可行性和有效性.

关键词： FDI攻击多区域互联电力系统安全估计分布式中间观测器负载偏差补偿控制

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基于包含原理多重叠互联系统动态结构分析

系统科学与数学 2016年第5期36卷 633-648页

作者：徐志强陈雪波辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍山114051

根据系统包含原理和对对分解方法,研究多重叠互联系统当子系统加入和脱离时系统模型结构的动态变化问题.通过将子系统添加矩阵与删除矩阵的有机结合,构建基于子系统数量变化的行和列组动态结构变化矩阵,使待加入和脱离的子系统与原系统... 详细信息

根据系统包含原理和对对分解方法,研究多重叠互联系统当子系统加入和脱离时系统模型结构的动态变化问题.通过将子系统添加矩阵与删除矩阵的有机结合,构建基于子系统数量变化的行和列组动态结构变化矩阵,使待加入和脱离的子系统与原系统相关子系统之间的信息结构动态的连接和断开.最后,将其应用于多区域互联电力系统AGC中,并采用多重叠分散LQ控制.仿真结果表明了结构变化后系统的稳定情况.

关键词：包含原理对对分解结构变化矩阵多区域互联电力系统

基于滑模控制的多区域V2G系统的负荷频率控制

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控制工程 2022年第11期29卷 1981-1988页

作者：王政豪刘永慧苏庆堂上海电机学院电气学院上海201306 鲁东大学信息与电气工程学院山东烟台264025

新能源背景下,电动汽车(EV)作为可调度的储能装置能够辅助参与电力系统的负荷频率控制。以含风电及电动汽车的多区域互联电力系统作为对象,对多系统的负荷频率控制问题展开研究。首先,针对风电与电动汽车并网(V2G)引起的系统状态难以准... 详细信息

新能源背景下,电动汽车(EV)作为可调度的储能装置能够辅助参与电力系统的负荷频率控制。以含风电及电动汽车的多区域互联电力系统作为对象,对多系统的负荷频率控制问题展开研究。首先,针对风电与电动汽车并网(V2G)引起的系统状态难以准确监测的问题,设计状态观测器对系统状态进行估计;然后,设计了基于观测器的积分滑模控制器,并利用线性矩阵不等式求解控制器参数;最后,以两个区域的电力系统为例进行仿真实验,仿真结果表明所设计的控制器能够有效克服负荷需求扰动对系统造成的影响,验证了电动汽车参与辅助调频的有效性。

关键词：多区域互联电力系统频率控制状态观测器积分滑模控制