[发明专利]多区域互联电力系统基于故障容错的负荷频率控制的方法

说明书

本发明公开了一种多区域互联电力系统基于故障容错的负荷频率控制的方法，包括步骤：一、建立多能源电力系统负荷频率控制的数学模型；二、基于滑模观测器，得到多区域互联电力系统基于容错的负荷频率控制的稳定性条件；三、设计容错控制器实现负荷频率控制；本发明多区域互联电力系统基于故障容错的负荷频率控制的方法，其设计的滑模观测器，可以实现传感器故障及系统状态的估计/重构，所设计的容错控制器可以确保系统状态仍能渐进趋于稳定，本发明通过重构故障信号实现了容错控制，进一步提高了互联电力系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及多区域负荷频率的控制方法。

背景技术

随着现代电网向着远距离、超高压，甚至特高压方向发展，电网规模更趋庞大，结构和运行方式更趋复杂，使得电力系统安全、稳定运行面临着不断的挑战。根据系统发电与负荷不平衡量的变化范围及波动时间尺度的不同，电力系统频率和有功功率的调整通常可以分为三类：一次频率调节、二次频率调节以及三次频率调节，电力系统一、二、三次调频和低频减载之间的协调工作共同构成了完整的大规模复杂电力系统频率控制体系。负荷频率控制LFC(load frequency control)，是自动发电控制(Automatic Generation Control，简称AGC，指频率的二次调节)的核心部分。互联电力系统LFC的主要任务是保证满意的区域频率和联络线交换功率，而区域频率和联络线交换功率偏差的出现是由于不可预见的负荷变化和负荷需求之间的不平衡所引起的。电力系统负荷频率控制是保证供电质量及电力系统安全、可靠与经济运行的一种重要的控制手段。因此，如何改进频率控制策略的设计以适应传统电力系统在向大规模互联电力系统的转变，是现代电力系统频率稳定的重要研究领域。

随着电力系统规模的不断扩大，各种新设备的不断投入与使用，使得系统的复杂程度明显增加。为提高电力系统运行的安全性与可靠性，容错控制逐渐成为电力系统中重要的研究内容。另外、电能的生产、输送与分配是电力系统的主要功能，它要依靠一次系统来完成，而一次系统中设备(元件)的故障是不可避免的，因此二次系统对一次系统的容错控制显得十分必要。LFC作为二次系统的核心部分，其与容错控制结合必然是LFC发展的一个重要方向。所谓容错是容忍故障的简称，它通过对系统的设计，使得当一个或部分元件发生故障后，系统仍然能按原定性能指标或是性能指标略有降低但在可以接受的范围内运行，从而保证系统的正常运行。容错控制为提高复杂系统的可靠性开辟了一条新的途径，也为提高电力系统的可靠性提供了一种新的思路。目前，电力系统的负荷频率容错控制研究尚处于起步阶段。仅存的方法主要是基于残差法，但是这种故障估计只能获得故障幅值的近似值，难以精确分辨故障的“形状”。因此，如何更大精度的重构故障，对于控制器设计事关重要，同时也是具有很大挑战性的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多区域互联电力系统基于故障容错的负荷频率控制的方法，通过重构故障信号实现容错控制，以解决电力互联系统领域的容错控制问题，提高互联电力系统的可靠性。

本发明多区域互联电力系统基于故障容错的负荷频率控制的方法，包括以下步骤：

一、建立多区域互联电力系统负荷频率控制的数学模型；

多区域互联电力系统的动态模型为：

其中：