[发明专利]基于优化迭代算法的时滞广域电力系统控制器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统广域时滞控制领域，具体涉及一种基于优化迭代算法的时滞广域电力系统控制器。

技术背景

随着广域测量技术在电力系统中的广泛应用，使得大规模电网互联成为电力工业发展的趋势。互联电网虽然可以实现电力的跨区域传输，但是其动态过程变得越来越复杂，其稳定性分析已成为国内外学者研究的重点。电力系统广域控制器可以有效的提高互联系统的动态性能，但是在广域环境下，信号在传输时产生的时延可能达到几十甚至数百毫秒，这往往是引起系统不稳定的重要因素，因此在控制器设计阶段，应充分考虑时滞对控制器的影响。

当前设计广域电力系统控制器的方法主要有采最小二乘预测法、Simth预估法、Pade逼近法等，这些方法通常将电力系统组建成一个无时滞系统。当考虑时滞影响时，基于Lyapunov稳定性理论的设计方法得到了广泛关注。安海云,贾宏杰,余晓丹发表的《一种时滞电力系统无记忆状态反馈控制器设计方法》，该文献利用自由权矩阵方法给出了时滞电力系统稳定判据，并设计了无记忆状态反馈控制器，采用调整参数法处理非线性项，将NLMI转化为LMI，但参数的设定需要人为地进行调整，具有较强的保守性。石颉,王成山发表的《考虑广域信息时延影响的H∞阻尼控制器》(中国电机工程学报，2008,28(1)：30-34)，该文献应用H∞控制理论设计了电力系统稳定器，但由于权函数的选取没有规律可循，同样具有一定的保守性。该文献采用直接迭代算法设计了区间阻尼控制器，将控制器的设计转化为隶属于线性矩阵不等式的锥补线性化问题，但是算法未考虑迭代次数对控制器的影响，从而导致控制器运算量过大，难以在实际中应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发提出了一种基于优化迭代算法的时滞广域电力系统控制器。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于优化迭代算法的变时滞广域电力系统控制器，其特征在于：该控制器是基于以下步骤实现的：

步骤1、建立广域电力系统变时滞状态空间模型：

其中：x(t)为电力系统状态变量，x(t-d(t))为经过时间延时后的状态变量；控制输入量u为附加的励磁输入△V_s；φ(t)为[-h,0]上连续的初始相量函数，△A、△A₁为系统的扰动项目；[△A,△A₁]＝DF(t)[E,E₁],其中F(t)满足条件：F^T(t)F(t)≤I；A、A₁、B为系统矩阵,D、E、E₁为常数矩阵，标量h为最大时滞上界；

步骤2、设置状态反馈控制器u(t)＝Kx(t)，其中K为状态反馈增益，以保证闭环系统x(t)＝(A+△A+BK)x(t)+(A₁+△A₁)x(t-d(t))为渐近稳定；

步骤3、给出时滞电力系统稳定性定理；

定理1：针对任意的时滞d(t)满足0≤d(t)≤h,如果存在矩阵L＝L^T>0，W＝W^T≥0，R＝R^T≥0，以及任意合适维数矩阵M₁,M₂,V和一标量λ>0，使得下列矩阵不等式成立，

式中：μ为时滞导数上界；L、W、R、Y为正定矩阵；Y₁₁、Y₁₂、Y₂₂为正定矩阵Y的元素，E^T、分别为矩阵E、E₁的转置矩阵,

∏₁₁＝LA^T+AL+BV+V^TB^T+M₁+M₁^T+W

+hY₁₁+λDD^T

∏₁₂＝A₁L-M₁+M₂^T+hY₁₂

∏₂₂＝-M₂-M₂^T-(1-μ)W+hY₂₂

则闭环系统是渐近稳定的；