[发明专利]一种电力系统负荷频率主动干扰抑制方法及系统

权利要求书

1.一种电力系统负荷频率主动干扰抑制方法，包括如下步骤：

步骤一，基于负荷频率控制模型，建立被控对象含风电场电力系统的状态空间模型；

步骤二，基于等价输入干扰思想，采用内部模型、状态反馈控制器、全维状态观测器、干扰估计器，对电力系统的负荷扰动和风速的随机波动对输出的影响进行估计，并映射到电力系统的输入端，对扰动进行反向补偿，实现对电力系统频率扰动的主动抑制；

于步骤一中，建立如下状态空间模型：

其中，u_i(t)＝[ΔP_ci ΔV_qri]^T

w_i(t)＝[ΔP_di ΔT_mi Δf_j]^T，y_i(t)＝[Δf_i Δω_i]^T

其中，ΔP_ci为负荷参考值偏差，ΔV_qri为双馈风力发电机转子电压偏差，Δi_qri为双馈风力发电机转子电流偏差，为区域i的联络线功率偏差，ΔP_di为负荷扰动，Δf_i为区域i的频率偏差，Δf_j为区域j的频率偏差，Δω_i为双馈风力发电机的转速偏差，ΔP_vi、ΔP_mi和ΔP_ei分别表示阀门开度位置指令偏差、汽轮机输出机械功率偏差和双馈风力发电机输出功率偏差，D_i为负荷变化百分数与频率变化百分数之比，M_ti为区域i的双馈风力发电机惯量常数，R_i为调差系数，X_2i为双馈风力发电机的电导，X_3i＝L_m/(L_m+L_s)，L_m和L_s分别为双馈风力发电机定转子的互感系数和定子的自感系数，I_opti和W_opti分别为使模型接近于实际系统的最优参数，T_Ti与T_Gi分别为调速器与汽轮机的时间常数，T_ij为刚度常数，上下标i、j表示电力系统的区域i和j，w(t)为电力系统外部扰动，N为电力系统的区域数；

步骤二进一步包括：

步骤S1，建立内部模型以精确跟踪参考输入；

步骤S2，构建全维状态观测器重构被控对象状态；

步骤S3，建立受控电力系统与内部模型的扩展系统，利用线性二次型最优调节方法从能量最小的角度优化获取状态反馈控制器的反馈增益；

步骤S4，采用干扰估计器对电力系统的负荷扰动和风速的随机波动对输出的影响进行估计，获取等价输入干扰估计值并映射到电力系统的输入端。

2.如权利要求1所述的一种电力系统负荷频率主动干扰抑制方法，其特征在于：于步骤S4中，采用低通滤波器对干扰估计器获取的等价输入干扰估计值过滤输出测量噪声后，与状态反馈控制信号共同作用，获取分别输入到风电机组与常规发电机组的控制信号输入到风电机组与常规发电机组的输入端。

3.如权利要求2所述的一种电力系统负荷频率主动干扰抑制方法，其特征在于，该内部模型公式为：

其中，x_R(t)为状态变量，A_R为系统矩阵，B_R为输入矩阵，Δy_ref(t)为理想输出偏差，电力系统的输出为y(t)，Δy_ref(t)＝0。

4.一种电力系统负荷频率主动干扰抑制系统，包括状态空间模型建立单元、内部模型、状态反馈控制器、全维状态观测器、干扰估计器以及含风电场的电力系统，该电力系统负荷频率主动干扰抑制系统利用状态空间模型建立单元基于负荷频率控制模型，建立被控对象含风电场电力系统的状态空间模型，并基于等价输入干扰思想，采用内部模型、状态反馈控制器、全维状态观测器、以及干扰估计器对电力系统的负荷扰动和风速的随机波动对输出的影响进行估计，并映射到该含风电场的电力系统的输入端，对扰动进行反向补偿，实现对电力系统频率扰动的主动抑制；

建立如下状态空间模型：

其中，u_i(t)＝[ΔP_ci ΔV_qri]^T

w_i(t)＝[ΔP_di ΔT_mi Δf_j]^T，y_i(t)＝[Δf_i Δω_i]^T

其中，ΔP_ci为负荷参考值偏差，ΔV_qri为双馈风力发电机转子电压偏差，Δi_qri为双馈风力发电机转子电流偏差，为区域i的联络线功率偏差，ΔP_di为负荷扰动，Δf_i为区域i的频率偏差，Δf_j为区域j的频率偏差，Δω_i为双馈风力发电机的转速偏差，ΔP_vi、ΔP_mi和ΔP_ei分别表示阀门开度位置指令偏差、汽轮机输出机械功率偏差和双馈风力发电机输出功率偏差，D_i为负荷变化百分数与频率变化百分数之比M_ti为区域i的双馈风力发电机惯量常数，R_i为调差系数，X_2i为双馈风力发电机的电导，X_3i＝L_m/(L_m+L_s)，L_m和L_s分别为双馈风力发电机定转子的互感系数和定子的自感系数，I_opti和W_opti分别为使模型接近于实际系统的最优参数，T_Ti与T_Gi分别为调速器与汽轮机的时间常数，T_ij为刚度常数，上下标i、j表示电力系统的区域i和j，w(t)为电力系统外部扰动，N为电力系统的区域数；

基于等价输入干扰思想，采用内部模型、状态反馈控制器、全维状态观测器、以及干扰估计器对电力系统的负荷扰动和风速的随机波动对输出的影响进行估计，并映射到该含风电场的电力系统的输入端，对扰动进行反向补偿，实现对电力系统频率扰动的主动抑制具体包括：

步骤S1，建立内部模型以精确跟踪参考输入；

步骤S2，构建全维状态观测器重构被控对象状态；

步骤S3，建立受控电力系统与内部模型的扩展系统，利用线性二次型最优调节方法从能量最小的角度优化获取状态反馈控制器的反馈增益；

步骤S4，采用干扰估计器对电力系统的负荷扰动和风速的随机波动对输出的影响进行估计，获取等价输入干扰估计值并映射到电力系统的输入端。