[发明专利]一种多域多源电力系统负荷频率扰动观测器控制方法

说明书

本发明涉及一种多域多源电力系统负荷频率扰动观测器控制方法，包括以下步骤：1)获取多域多源电力系统内各子区域的负荷扰动模型；2)获取各子区域的负荷扰动模型的低阶标称模型，并求取低阶标称模型参数；3)基于低阶标称模型设计扰动观测器系统的滤波器；4)设计扰动观测器系统的反馈控制器；5)将滤波器和反馈控制器应用到负荷频率控制系统，完成多域多源电力系统负荷频率扰动观测器的控制。与现有技术相比，本发明具有无需额外观测信息、负荷扰动估计和补偿一体化、考虑多域多源结构和风能渗透影响等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统安全领域，尤其是涉及一种多域多源电力系统负荷频率扰动观测器控制方法。

背景技术

频率是电力系统安全稳定运行的关键指标之一，频率波动会影响供电质量以及电器元件的使用寿命，造成电力系统稳定性恶化，甚至导致整个电力系统崩溃。为了保证电力系统稳定可靠地运行，需采用负荷频率控制，将频率保持在可接受的范围内，近年来电力系统规模的日益扩大、区域之间的互联程度不断提高，这使得电力系统结构变得更加复杂，电网安全稳定运行的风险也随之增加，此外，为应对能源危机、环境污染以及全球变暖等问题，以风能为代表的新能源发电的并网规模逐渐增大，这加剧了电力系统负荷频率的波动和有功功率的不平衡，对负荷频率控制提出了更高的要求。

实际电力系统由多个区域通过联络线互联构成，而每个区域通常由多种资源联合参与调频，如包括火力和水利发电以及风能等新能源发电的接入，这使得多域多源电力系统的负荷频率控制成为近年的研究热点。Jay Singh等人在Two degree of freedominternal model control-PID design for LFC of power systems via logarithmicapproximations(ISA Trans.，2008，72，pp.185-196)一文中对多域多源电力系统设计了比例积分微分负荷频率控制器，然而该方法仅考虑了单区域和两区域电力系统且没有考虑风能等新能源渗透的影响。Bheem Sonker等人在Dual loop IMC structure for loadfrequency control issue of multi-area multi-sources power systems(Int.J.Electr.Power Energy Syst.，2019，112，pp.476-494)一文中针对多域多源电力系统设计了双回路负荷频率控制器；该方法考虑了风能渗透的影响，但是控制系统结构复杂，而且控制器的阶次很高，不便于工程实施。

供发电不平衡、电力系统参数摄动和运行工作点的改变造成频率和联络线功率波动加剧，传统的比例积分微分控制方法难以兼顾控制精度、供电质量以及负荷频率的稳定性。如果能够估计和补偿负荷扰动和电力系统参数摄动，那么控制系统性能将会显著提升。Yang Mi等人在The sliding mode load frequency control for hybrid power systembased on disturbance observer(Int.J.Electr.Power Energy Syst.，2016，74，pp.446-452)一文中采用扰动观测器估计负荷扰动，并利用所估计的扰动构造滑模控制器的控制率，然而该方法仅考虑了单区域电力系统。Ayyarao S.L.V.Tummala在Observer basedsliding mode frequency control for multi-machine power systems with highrenewable energy(J.Mod.Power Syst.Clean Energy，2018，pp.473-481)一文中对多域多源电力系统设计了基于扰动观测器的滑模控制器，并考虑了新能源渗透的影响，以上这些方法所设计的扰动观测器需要获取电力系统的状态信息，这增加了观测成本，由于扰动观测器和滑模控制器都是非线性的，控制系统实施难度增大，此外，这些扰动观测器只用于估计扰动，而扰动的补偿功能只能交由滑模控制器实现。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多域多源电力系统负荷频率扰动观测器控制方法。