收藏本站
《山东大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究

罗珂  
【摘要】:大规模电力系统区域间的低频振荡已成为制约互联系统传输容量的瓶颈和影响安全稳定运行的重要因素。现有的电力系统稳定器(PSS)虽然对抑制功率振荡起到了重要作用,但由于局限于本地信号反馈的约束,不能直接利用相对角速度或相对功角构成闭环,不能很好地抑制互联电网区间低频振荡。广域测量系统(WAMS)的发展,给电力系统的监测、分析和控制提供了新的手段,为互联电网阻尼控制带来了新的契机。 在采用本地信号设计阻尼控制策略中,由于时滞较小,忽略时延的影响是可行的。但是,在地理上广域分布的互联电网,远方信息的采集、处理和传输的时延可达几十甚至数百毫秒,是不能忽略的。信号传输时滞往往会恶化系统性能,降低系统的稳定性,使控制器达不到理想的效果。 本文以现代互联电力系统中,由于阻尼不足产生的区间低频振荡现象为研究对象。重点研究计及时滞的广域附加区间阻尼控制,用现代控制理论的相关方法如基于模型的预测算法与LMI方法,克服广域信号的时滞对闭环系统稳定性的不良影响,丰富和拓展抑制系统区间低频振荡的方法。 主要研究工作和取得的创新性成果如下: 1)提出了基于模型预测的广域附加区间阻尼控制策略,克服无模型预测方法的可靠性差的不足。基于辨识得到的系统降阶状态空间模型,建立状态估计模型,然后以预测误差为校正环节的输入,建立输出预测模型。利用校正环节实时校正预测误差,由滞后输出量预测得到当前时刻的输出量,进而采用针对无时滞系统的控制理论设计反馈控制律。在校正环节中,采用固定参数或动态校正两种方法,其中动态校正根据预测误差,采用比例调节方法,进行误差校正。基于输出预测模型,提出了基于线性二次最优部分输出反馈的广域附加区间阻尼控制策略和基于滑模变结构控制的广域附加区间阻尼控制策略,以验证输出预测方法的有效性。本文的输出预测方法实现了沿系统状态轨迹,基于预测模型,根据预测误差,实时反馈校正的现代预测算法的主要功能。 两区域四机算例系统上的仿真结果表明,输出预测模型能够实现对滞后输出量的预测估计,对不同的控制策略有较强的适应性。基于预测模型的广域阻尼控制器对时滞具有一定的不敏感特性,可以有效地抑制区间振荡模式。相对于仅施加本地PSS,基于预测模型的各种控制策略使系统区间阻尼得到明显增强。在输出预测模型中,相比于采用固定参数校正系数,采用动态校正方法,对抑制区间振荡更为有效。 2)提出了可以直接求解滞后状态反馈矩阵的矩阵不等式定理,克服利用时滞闭环系统的稳定性判据设计广域附加区间阻尼控制策略的试探性本质和计算量大的不足。由两个已知的作为时滞系统稳定性判据的LMI定理,分别推导得到可以直接解出反馈控制律的矩阵不等式定理,对矩阵不等式中的非线性项做线性化处理,转化为LMI形式,进而将滞后状态反馈矩阵的求解转化为隶属于LMI的锥补问题,采用锥补线性化迭代算法进行求解。采用的两个LMI定理中,第二个LMI定理所含未知矩阵变量更少、算法计算量小、更易于收敛。 基于上述求解滞后状态反馈矩阵的锥补算法,提出采用滞后状态观测器的滞后状态反馈广域附加区间阻尼控制策略。考虑广域输出量的时滞,改进并设计了滞后状态观测器,得到滞后状态估计,构建滞后状态反馈,并证明了闭环系统极点分离性的成立。由推导得到的第一个矩阵不等式定理,得到滞后状态反馈矩阵。提出了滞后状态直接反馈的广域附加区间阻尼控制策略。采用滞后状态直接反馈方法,直接推得滞后状态向量,构建滞后状态反馈;由推导得到的第二个矩阵不等式定理,得到滞后状态反馈矩阵。 基于锥补算法的广域阻尼控制策略是实现直接利用滞后的广域信息进行附加区间阻尼控制的一种有效手段。两区域四机算例系统的仿真结果表明:基于锥补线性化迭代算法的广域阻尼控制器对时滞具有一定的不敏感特性,可以有效地抑制区间振荡。相对于仅施加本地PSS,控制器使系统区间阻尼得到明显增强。 3)提出了一种时滞电力系统建模方法,以及广域附加区间阻尼控制的两层控制策略。克服目前在考虑时滞影响的电力系统广域附加区间阻尼控制研究中,通常将电力系统建模为一个无时滞系统,不能直接应用时滞系统控制理论的局限性。第一层控制即内层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制即外层控制,利用时滞系统的控制理论,进行反馈控制。在外层控制中,提出了动态输出反馈的控制策略,将状态反馈和状态观测器的设计统一考虑。依据一种时滞系统的二次型矩阵不等式形式的稳定性判据,采用LMI方法,求解动态输出反馈控制中状态反馈矩阵和观测器增益矩阵。提出了滞后状态直接反馈的控制策略,采用状态直接反馈方法,直接由滞后输出量得到滞后状态向量,进而依据一种时滞系统的二次型矩阵不等式形式的稳定性判据,采用LMI方法,求解得到滞后状态反馈矩阵。 两层控制策略能够直接应用时滞系统控制理论,克服广域信号的时滞对闭环系统稳定性的不良影响,与将电力系统建模为一个无时滞系统,在反馈环节中处理时滞影响的单层控制策略相比,目的性更强、控制手段更直接。 两区域四机系统和10机39节点算例系统的仿真结果表明:基于两层控制策略的广域阻尼控制器对时滞具有一定的不敏感特性,可以有效地抑制区间振荡。相对于仅施加本地PSS,控制器使系统区间阻尼得到明显增强。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM712

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何丹;王梦珂;瀨田史彦;朱小平;;2000年以来日本行政管理与规划体系修正的评述[J];城市规划学刊;2011年02期
2 宋述宏;;基于MAS-SOA的微网群广域协同控制[J];电工技术;2011年07期
3 彭继慎;宋鹏;刘鉴;;基于RBF-ARX模型的多变量系统非线性预测控制[J];电气传动;2011年08期
4 杨琼珍;;楚雄地县调一体化调度自动化系统探析[J];中国新技术新产品;2011年15期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈国炎;张哲;尹项根;;广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计[A];中国智能电网学术研讨会论文集[C];2011年
2 裴婧;蒋奇云;黄丹;;基于E-Ex的广域电磁接收机[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
3 齐法制;寿学俭;王彦明;;广域网络性能分析[A];第十二届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2004年
4 李振兴;尹项根;张哲;邓星;刘颖肜;;广域保护多Agent系统动态协作机制[A];中国智能电网学术研讨会论文集[C];2011年
5 ;广域循环能够节约资源[A];江苏省能源研究会成立二十周年纪念暨第十届学术年会热电专委会第十二届年会暨学术报告会论文集[C];2004年
6 冯贵年;杨久龙;;广域差分GPS系统和广域差分增强系统[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十七次学术会议论文集[C];2004年
7 范宏飞;傅希德;龚贤创;罗建国;刘奎;;湖北省气象信息宽带广域网的建设与应用[A];2004年湖北省气象学会年会学术论文详细摘要集[C];2004年
8 方涛;王荣;;服务、流量和技术趋势驱动下的未来广域网体系结构[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
9 章立宗;黄民翔;李东吴;丁梁;;适合地调应用的广域WDTS系统[A];浙江电力科学发展[C];2005年
10 封逸忠;黄力平;;组建广域报社生产网络实现报纸低成本扩张[A];中国新闻技术工作者联合会五届二次理事会暨学术年会论文集(下篇)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李刚;打造广域网终南捷径[N];中国计算机报;2005年
2 本报记者 刘云波;全面提升广域网速度[N];中国国门时报;2005年
3 本报记者 张峰;广域文件 高速连接[N];网络世界;2005年
4 禾 川;以太网也能“广域”[N];计算机世界;2003年
5 冉隆科;VPN融入广域网[N];中国计算机报;2004年
6 辛化;上海首个广域交换机开通[N];厂长经理日报;2002年
7 本报记者 胡英;广域网优化加速[N];计算机世界;2005年
8 潘熠;国内首个广域虚拟网试验成功[N];通信产业报;2001年
9 ;自适应性TCP优化广域网[N];网络世界;2005年
10 高明云;以太网向广域市场渗透[N];人民邮电;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗珂;基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究[D];山东大学;2010年
2 王阳光;应对灾变的广域保护信息处理及通信技术研究[D];华中科技大学;2010年
3 王艳;基于广域信息的继电保护及其相关问题研究[D];天津大学;2010年
4 王少荣;电力系统分布式广域同步并行处理平台研究[D];华中科技大学;2004年
5 王晓红;并行工程与产品广域协同开发的研究和实践[D];上海大学;2004年
6 贾旸;支持协同工作的广域网群组通讯研究[D];天津大学;2003年
7 何志勤;基于故障元件识别的智能电网广域后备保护关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
8 李正天;高压线路保护动作特性分析及新原理研究[D];华中科技大学;2011年
9 蒋奇云;广域电磁测深仪关键技术研究[D];中南大学;2010年
10 孙景钌;分布式发电条件下配电系统保护原理研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李捷;广域保护区域故障诊断原理的研究[D];华中科技大学;2011年
2 徐辉;广域保护通信可靠性分区及电流差动保护容错性研究[D];燕山大学;2012年
3 周学斌;面向广域安全防御的智能电网控制操作研究[D];长沙理工大学;2010年
4 褚衍华;电力系统轻型广域同步监测系统研究[D];山东大学;2012年
5 李洪浩;分布式广域网网络信息监控系统研究与实现[D];四川大学;2003年
6 赵茜茜;基于广域量测的电力系统频率稳定预测算法研究[D];西南交通大学;2010年
7 周立龙;广域保护通信系统可靠性研究[D];西南交通大学;2010年
8 亓琦;电力高速实时信号传输技术研究[D];华北电力大学;2012年
9 王彬彬;基于同步相量测量装置的广域电网实时监控系统研究[D];浙江大学;2005年
10 吴玲燕;广域保护通信系统可靠性及其路由选择研究[D];重庆大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026