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基于朗伯函数的时滞电力系统ODB与OEB判别方法

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电力系统自动化 2014年第19期38卷 33-37,111页

作者：余晓丹董晓红贾宏杰王成山智能电网教育部重点实验室天津大学天津市300072

针对在以往研究中发现的时滞电力系统振荡泯灭分岔(ODB)和振荡诞生分岔(OEB),首先给出了它们的确切定义;进一步,利用朗伯(Lambert W)函数对系统的特征方程进行变换,再根据朗伯函数随参数变化时其实数解出现和消失过程,给出了一种判别时... 详细信息

针对在以往研究中发现的时滞电力系统振荡泯灭分岔(ODB)和振荡诞生分岔(OEB),首先给出了它们的确切定义;进一步,利用朗伯(Lambert W)函数对系统的特征方程进行变换,再根据朗伯函数随参数变化时其实数解出现和消失过程,给出了一种判别时滞系统ODB和OEB的有效方法;进一步,利用简单时滞系统和WSCC-3机9节点时滞电力系统,对所述方法进行了验证。由于OEB和ODB与时滞系统振荡模式的突变密切相关,因此该研究对揭示时滞电力系统的振荡模式变化和失稳机理具有一定帮助。

关键词：时滞电力系统振荡泯灭分岔振荡诞生分岔朗伯函数

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考虑AGC采样保持特性的时滞电力系统频率稳定性分析

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电网技术 2023年第8期47卷 3335-3342页

作者：陈亦平皮杰明李崇涛赵利刚唐王倩云方必武李永亮中国南方电网电力调度控制中心广东省广州市510663 中国南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663

电力系统的自动发电控制(automaticgeneration control,AGC)是典型的采样控制系统,具有调节周期长、通信延迟显著的特点。基于单区域负荷频率控制(load frequency control,LFC)系统,该文提出一种适用于考虑AGC采样保持特性的时滞电力系... 详细信息

电力系统的自动发电控制(automaticgeneration control,AGC)是典型的采样控制系统,具有调节周期长、通信延迟显著的特点。基于单区域负荷频率控制(load frequency control,LFC)系统,该文提出一种适用于考虑AGC采样保持特性的时滞电力系统频率稳定性分析方法。首先利用零阶保持器建立考虑AGC采样保持特性的LFC连续–采样混合系统模型;然后利用切比雪夫离散化方法处理模型中的时滞变量,基于函数空间方法建立等值的离散化系统;随后提出基于离散化系统特征值的稳定性判据。为说明考虑AGC采样保持特性的必要性,该文还建立了忽略AGC采样保持特性和用零阶保持器连续传递函数建模的LFC连续系统模型,通过比较不同模型的时滞稳定裕度说明不同建模方法的保守冒进程度。最后通过时滞稳定裕度上的时频域仿真分析验证所提稳定性分析方法的准确性。

关键词：自动发电控制负荷频率控制采样保持特性时滞电力系统频率稳定性分析

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时滞电力系统的稳定性分析与控制

时滞电力系统的稳定性分析与控制

作者：吴嘉欣河南理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国电网的发展速度日益加快,其结构也变得日益复杂,电网运行方式的多变对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。在规模不断扩大的广域电力系统中,仅依靠局部的反馈控制器已经不能使电力系统的稳定运行得到满足,信息的远距离传... 详细信息

近年来,我国电网的发展速度日益加快,其结构也变得日益复杂,电网运行方式的多变对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。在规模不断扩大的广域电力系统中,仅依靠局部的反馈控制器已经不能使电力系统的稳定运行得到满足,信息的远距离传输和控制在相量测量单元和广域量测技术的快速发展下成为可能,为大规模的分布式同步测量和协调控制带来了新的契机。而实际广域电力系统的协调控制在完成远距离信息的采集、传输及处理的过程中会产生明显的时间延迟现象,我们称之为时滞现象。即使微小的时滞也会使原本性能良好的控制器失效,对电力系统的稳定性造成的影响十分严重。因此,研究时滞电力系统的稳定性分析非常有必要,进一步设计性能良好的控制器也有重要的意义。本文主要从以下方面针对此问题进行研究:(1)研究了基于时滞依赖矩阵泛函的变时滞电力系统的稳定性问题。首先,充分考虑时滞变化率对电力系统稳定区域的影响,构造一种新的含时滞依赖矩阵的Lyapunov泛函。然后,在解析过程中采用新的积分不等式对时滞分割后的积分项进行处理,得到保守性较小且计算量较少的稳定性结论。(2)研究了区间变时滞影响下不确定电力系统的改进型稳定判据。首先,构造一种新的乘积型Lyapunov泛函,其中不仅加入了时滞依赖矩阵,还加入了负定项,满足泛函整体依然正定,这放松了对泛函的约束条件,降低了稳定判据的保守性。然后,采用新的积分不等式对时滞分割后的积分项进行处理,得到保守性较小的稳定性判据,扩大了电力系统的稳定运行区域。(3)研究了区间变时滞影响下不确定电力系统的稳定性问题并设计镇定器。首先,构造了一种含多重积分和增广向量的新型Lyapunov-Krasovskii泛函。然后,在单重Wirtinger积分不等式的基础上引入双重Wirtinger不等式对泛函导数进行估计,并采用凸组合方法,得到具有更小保守性的系统鲁棒性稳定判据。此外,设计了带记忆和无记忆反馈控制器,并运用分歩线性化方法,得到了严格满足线性矩阵不等式条件的镇定器。

关键词：时滞电力系统线性矩阵不等式稳定性判据分步线性化反馈控制器 Lyapunov-Krasovskii泛函

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复杂运行工况下时滞电力系统随机稳定性分析

复杂运行工况下时滞电力系统随机稳定性分析

作者：朱祥胜华北电力大学

学位级别：硕士

广域反馈控制器给电力系统引入了时滞的问题。时滞的存在必然会削弱广域控制器的性能,甚至出现负阻尼的情况。同时,连锁故障、发电控制中包含的外部随机激励以及快速发展的风力发电,给电力系统带来了丰富的随机因素,此时无法利用确定性... 详细信息

广域反馈控制器给电力系统引入了时滞的问题。时滞的存在必然会削弱广域控制器的性能,甚至出现负阻尼的情况。同时,连锁故障、发电控制中包含的外部随机激励以及快速发展的风力发电,给电力系统带来了丰富的随机因素,此时无法利用确定性的微分方程理论分析系统的时滞稳定性。因此,迫切需要对电力系统的随机时滞稳定性进行研究。本文的主要工作和所取得的成果如下：1)基于事故链和Markov过程的时滞电力系统稳定性分析方法,通过将事故链与Markov过程相结合,利用LKF判断系统的时滞稳定性。该方法充分利用了Markov过程转移速率矩阵以及时滞变化区间的信息,保守性低,能够分析连锁故障下电力系统的时滞稳定性。2)基于伊藤微分的电力系统时滞稳定性分析方法,通过Ito微分公式给出系统随机时滞稳定性判据。该方法极大地降低了随机时滞稳定判据的保守性,在过负荷、弱阻尼以及高励磁放大倍数等恶劣工况下均适用。3)考虑风电并网的电力系统随机时滞稳定性分析方法,通过建立用随机微分方程(SDE)描述的互联系统状态方程,并借助伊藤微分公式得到随机激励下互联系统随机稳定性的判别方法。该方法利用Wiener过程对风机机械功率进行建模,全面地分析了风速的随机性对电力系统时滞稳定性的影响。仿真结果验证了上述方法的正确性、有效性和低保守性。

关键词：时滞电力系统 L-K泛函 Markov过程 Ito微分 Wiener过程风电

基于解算子部分谱离散化的时滞电力系统特征值高效计算方法研究

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基于解算子部分谱离散化的时滞电力系统特征值高效计算方法研究

作者：高树群山东大学

学位级别：硕士

传统的抑制低频振荡的方法,无法有效抑制大规模互联电网的区间低频振荡。随着电力系统与信息通信技术的不断融合,基于广域量测系统的广域控制系统被应用于电力系统,其可有效抑制大规模互联电网的区间低频振荡。然而,广域控制系统不可避... 详细信息

传统的抑制低频振荡的方法,无法有效抑制大规模互联电网的区间低频振荡。随着电力系统与信息通信技术的不断融合,基于广域量测系统的广域控制系统被应用于电力系统,其可有效抑制大规模互联电网的区间低频振荡。然而,广域控制系统不可避免地会引入时滞,包括信号采集、处理、传输和控制时滞。时滞会使电力系统稳定性降低,甚至使其失稳。因此,有必要对时滞电力系统进行高效准确的小干扰稳定性分析。为了分析时滞电力系统稳定性,本文研究了谱离散化方法在时滞电力系统特征值计算中的应用,并提出了一系列基于解算子谱离散化的时滞电力系统特征值计算方法。主要研究工作如下:(1)提出一种新的基于解算子伪谱离散化(solution operator discretization with pseudo-spectral method,SOD-PS)的时滞电力系统特征值计算方法。首先,在时滞微分方程(delay differential equation,DDE)模型下,对解算子进行伪谱配置离散化,得到近似离散化矩阵;然后利用旋转-放大预处理技术推导适用于大规模电力系统的稀疏特征值算法;最后,在四机两区系统、16机68节点系统和山东电网验证算法的准确性和计算效率。经过理论分析和算例验证,本文SOD-PS方法不降低原有算法的准确性和效率,并且得到的离散化矩阵结构对应解算子表达式的两个分段,体现解算子的本质,可与其他SOD类算法对应,整个推导过程得到简化。(2)改进SOD-PS方法,提出基于时滞微分代数方程(delay differential-algebraic equation,DDAE)模型的解算子伪谱部分离散化(partial SOD-PS,PSOD-PS)方法。首先,在时滞微分-代数方程模型下,划分时滞状态变量、非时滞状态变量、时滞代数变量和非时滞代数变量;其次,利用部分离散化思想,对解算子进行伪谱配置离散化;然后利用旋转-放大预处理技术推导稀疏特征值算法;最后,在四机两区系统和山东电网验证算法的准确性和计算效率。经理论分析和算例验证,基于DDAE模型的PSOD-PS方法与基于DDE模型的SOD-PS方法相比,在不降低准确性的前提下,极大地提高了计算效率。(3)改进解算子线性多步离散化(solution operator discretization with linear multi-step,SOD-LMS)方法,提出基于DDAE模型的解算子线性多步部分离散化(partial solution operator discretization with linear multi-step,PSOD-LMS)方法。首先,在时滞微分代数方程模型下,划分时滞状态变量、非时滞状态变量、时滞代数变量和非时滞代数变量;其次,对解算子进行部分线性多步离散化;然后利用旋转-放大预处理技术推导稀疏特征值算法;最后,在16机68节点系统和山东电网验证算法的准确性和计算效率。经理论分析和算例验证,基于DDAE模型的PSOD-LMS方法与基于DDE模型的SOD-LMS方法相比,在不降低准确性地情况下,提高了计算效率。

关键词：时滞电力系统小干扰稳定性特征值计算谱离散化解算子

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基于LMI时滞电力系统的稳定性分析

宁波职业技术学院学报 2017年第1期21卷 95-97,104页

作者：赵娜陈秀琴信阳职业技术学院河南信阳464000

对一类时滞电力系统的稳定性问题进行深入探究,利用线性矩阵不等式的分析方法,达到良好的时滞鲁棒控制功能。最后,利用数例仿真验证了该分析方法的有效性。

关键词：时滞电力系统稳定性线性矩阵不等式

大规模时滞电力系统振荡分析与控制关键技术及应用

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中国科技成果 2022年第2期23卷 75-76页

作者：无叶华刘玉田高磊牟倩颖宋新立李常刚杨冬马欢山东大学国网山东省电力公司电力科学研究院中国电力科学研究院有限公司不详

随着电网规模不断扩大、机组数量增多、控制系统响应趋快,信息通信和控制系统执行机构的时滞效应愈发显著,成为影响振荡发生、发展及抑制的关键因素,导致多类型振荡事故频发.传统的时滞近似处理方法导致系统模型不精细、振荡分析不准确... 详细信息

随着电网规模不断扩大、机组数量增多、控制系统响应趋快,信息通信和控制系统执行机构的时滞效应愈发显著,成为影响振荡发生、发展及抑制的关键因素,导致多类型振荡事故频发.传统的时滞近似处理方法导致系统模型不精细、振荡分析不准确、抑制振荡的控制器性能差,难以满足电网安全稳定运行需求,电网亟需适用于大规模时滞电力系统的振荡分析和控制技术.

关键词：时滞电力系统电网安全稳定运行信息通信时滞效应执行机构控制器性能振荡分析控制系统

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时滞电力系统稳定性分析及负荷频率控制

时滞电力系统稳定性分析及负荷频率控制

作者：翟正亮湖南工业大学

学位级别：硕士

大规模互联电网的出现加快了我国现代化电力系统的建设步伐,为我国电力工业的发展做出重大贡献。与此同时,现代化电力系统的维度以及安全和稳定运行的控制难度也在增加。虽然基于相量测量单元的广域测量技术为现代化电力系统的安全和稳... 详细信息

大规模互联电网的出现加快了我国现代化电力系统的建设步伐,为我国电力工业的发展做出重大贡献。与此同时,现代化电力系统的维度以及安全和稳定运行的控制难度也在增加。虽然基于相量测量单元的广域测量技术为现代化电力系统的安全和稳定运行提供了信息保障,但是广域测量技术在使用开放式通信网络进行信息传输时,不可避免的会出现传输时滞。时滞的出现往往会恶化电力系统的运行性能,有时还会危及整个系统的安全和稳定。所以,具有时滞影响的高维电力系统稳定性分析和控制问题成为重要的课题。本文基于时滞系统和采样控制系统的研究方法,对时滞电力系统的稳定及其负荷频率控制问题进行了研究,研究成果如下:(1)基于模型重构的时滞电力系统的稳定及负荷频率控制分析方法针对现有时滞电力系统的稳定及负荷频率控制分析方法存在计算复杂度过高的问题,本文通过模型重构技术对时滞电力系统的稳定分析及负荷频率控制模型进行降维处理,以达到降低计算复杂度的目的。由于电力系统的状态矩阵多为稀疏矩阵,并且时滞状态的个数远小于电力系统中所有状态的个数,所以涉及时滞状态的矩阵维度远小于整个电力系统状态的矩阵维度。模型重构技术的重点在于分离系统中的时滞相关项和时滞无关项,由此构造新的系统方程。因此,构造的新系统方程的维度也远小于降维之前的系统维度。基于新的系统方程,通过结合Lyapunov理论和自由矩阵积分不等式方法获得以线性矩阵不等式描述的时滞电力系统稳定条件。所得到的稳定条件,计算复杂度大幅下降,为分析高维时滞电力系统的稳定性及负荷频率控制提供了有效手段。(2)基于改进自由矩阵积分不等式的时变时滞电力系统的稳定及负荷频率控制分析方法针对现有时变时滞电力系统的稳定及负荷频率控制分析方法存在使用过多状态变量导致线性矩阵不等式维度和计算复杂度过高的问题,本文基于Lyapunov直接法,提出一种基于改进自由矩阵积分不等式的时滞电力系统的稳定及负荷频率控制分析方法,得到了线性时变时滞相关稳定判据。为了得到线性时变时滞相关的稳定判据,现有基于二阶BesselLegendre积分不等式的稳定分析方法需要引入额外的状态变量,包括积分上下限含有时变时滞的一阶和二阶的状态积分变量。因此,得到的稳定判据存在过多状态变量导致的线性矩阵不等式维度和计算复杂度过高的问题。本文提出基于改进自由矩阵积分不等式的稳定分析方法,该方法的使用可以有效避免额外状态变量的引入,因此,稳定判据中变量更少,线性矩阵不等式的维度和以及计算复杂度也更小。相比于现有的文章,本文的分析方法不仅具有更低的计算复杂度,而且具有更低的保守性。因此,在分析高维时滞电力系统的稳定性及负荷频率控制时,本文的分析方法更为有效。(3)基于采样控制系统的分析和设计及其在负荷频率控制中的应用针对现有基于Lyapunov直接法的采样控制系统稳定性分析和控制器设计方法存在保守性过高的问题,本文提出新的双边闭环型Lyapunov泛函,结合自由矩阵积分不等式方法获得具有更低保守性的负荷频率控制的稳定性分析和控制器设计的方法。由于新的双边闭环型Lyapunov泛函具有更少的约束条件,以及自由矩阵积分不等式方法(相比于其他积分不等式方法)具有更低的保守性,因此提出的分析方法具有更低的保守性。在现有的具有通信时滞的采样控制系统的稳定判据中,时滞的出现总是会造成系统的运行性能下降,有时甚至会使系统失稳,具体来说就是时滞的出现会使得保持系统稳定的最大采样周期减小。然而,本文的研究证明,对于某些具有定常通信时滞的采样控制系统而言,时滞产生的影响是积极正面的,比如增大保持系统稳定的最大采样周期和加快系统的收敛速度。对于采样控制系统而言,时滞的积极影响具有十分重要的实际意义和进一步研究的价值。

关键词：时滞电力系统负荷频率控制采样控制模型重构自由矩阵积分不等式

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基于积分不等式的时滞电力系统稳定性研究

基于积分不等式的时滞电力系统稳定性研究

作者：蒋鹏冲河南理工大学

学位级别：硕士

随着电力系统的大规模互联,电网的规模不断扩大,在提高系统运行经济性的同时,由于电网络结构复杂、运行方式多变,对系统的稳定性运行提出了更高的要求。同时基于相量测量单元(PMU)的广域测量技术(WAMS)的出现,增强了对大规模电力系统的... 详细信息

随着电力系统的大规模互联,电网的规模不断扩大,在提高系统运行经济性的同时,由于电网络结构复杂、运行方式多变,对系统的稳定性运行提出了更高的要求。同时基于相量测量单元(PMU)的广域测量技术(WAMS)的出现,增强了对大规模电力系统的可观性,为电力系统的稳定性分析与控制带来了新的契机。但在广域电力系统中,对系统的广域协调控制需要系统状态信息作为支撑,由于在实时数据交换过程中,受通讯方式的影响产生明显的时滞,在规模较大、传输距离较远的系统中尤其明显。时滞的存在对系统的稳定性运行产生严重的影响,是控制器失效、系统恶化和失稳的一种重要诱因。因此科学地判断时滞对电力系统稳定性的影响以及设计有效的控制器保证系统稳定运行具有重要的理论和现实意义。本文针对广域电力系统中的时滞特点,主要从以下几个方面进行研究:(1)根据时滞电力系统的特点,研究时滞影响下电力系统的稳定性问题,基于Lyapunov-Krasovskii理论构造新型泛函,考虑电力系统状态变量积分的影响,并且在对泛函求导产生积分项的处理中,先进行分段处理,再运用Wirtinger不等式,降低了判据的保守性。在此基础上进一步运用Schur补定理给出在不确定扰动下时滞电力系统的鲁棒稳定性判据。(2)针对时滞电力系统稳定性研究中所得稳定性判据具有一定保守性和对于在大规模复杂电力系统求解效率低的问题。首先根据保守性产生的主要原因,构造含有Legendre多项式的增广泛函,并采用放缩性更小的Bessel-Legendre(BL)不等式处理积分项问题,避免了自由变量的引入,减少判据中参数数量,有效的降低了结果的保守性的同时提高了系统运算效率。(3)对于时滞的存在造成电力系统不稳定运行的问题,考虑电力系统过去状态信息的影响,设计了带记忆的状态反馈控制器。对于设计中产生的非线性项,首先进行分类处理,再利用改进的线性矩阵不等式方法进行处理,简化推导步骤,并得到了基于严格LMI的结论。

关键词：时滞电力系统线性矩阵不等式稳定性判据带记忆反馈控制 Wirtinger不等式