[发明专利]一种多时滞分布式电力信息物理系统的稳定域确定方法

说明书

本发明提出一种多时滞分布式电力信息物理系统的稳定域确定方法，属于电力信息物理系统领域。该方法首先建立含多时滞的分布式控制下电力信息物理系统的状态空间表达式；将该表达式通过拉普拉斯变换转换至频域，得到分布式控制下电力信息物理系统的多时滞特征方程，通过建立统一时滞的临界稳定特征方程，得到统一时滞的分布式控制下电力信息物理系统的多时滞临界稳定特征方程；求解在各时延方向下的分布式控制下电力信息物理系统的时滞稳定边界；连接所有时滞稳定边界，生成多时滞分布式控制电力信息物理系统的时滞稳定域。本发明可确定在特定时延下的电力信息物理系统是否会失稳，指导分布式电力信息物理系统通信架构的设计及优化。

技术领域

本发明属于电力信息物理系统领域，特别涉及一种多时滞分布式电力信息物理系统的稳定域确定方法。

背景技术

信息物理系统(cyber-physical system,CPS)是通过先进的感知、计算、通信和控制等技术手段构建了物理空间和信息空间相互映射、高效协同的复杂系统。在智能电网领域，现代智能电网因物理电力系统依赖于许多先进的信息技术手段已经被广泛的视为一种电力信息物理系统。其中分布式架构因对通信的实时特性比集中式有更高的要求，分布式控制下的电力信息物理系统可以被视为一种分布式电力信息物理系统。分布式架构在现代和未来电力系统有着广泛的应用前景，物理侧的电力系统也更加依赖于分布式的信息架构。

相比集中式控制模型相对简单的时滞，分布式电力信息物理系统在量测、相互通信、控制等多个环节都存在着时延，已经有大量的实际应用证明这些时延可能会对系统的稳定性产生影响，例如当时延较大时可能影响分布式频率控制的效果进而导致系统失去稳定。在这一背景下，刻画分布式电力信息物理系统的时滞稳定域可以有助于系统在规划设计、运行时控制时延在稳定域内避免系统失去稳定。现有的技术手段主要面向较为简单的集中式或本地式电力信息物理系统时滞稳定性，例如通过Pade近似等频域方法分析电力系统稳定器(PSS)的时延对系统稳定性的影响，并且效率较低。然而如何高效的求解并刻画多时滞分布式电力信息物理系统的稳定域仍然是一个亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种多时滞分布式电力信息物理系统的稳定域确定方法。本发明面向分布式控制下的电力信息物理系统时滞稳定性，可确定在特定时延下的电力信息物理系统是否会失稳。本发明方法能够应用于分布式控制电力系统的架构设计、通信组网和通信要求制定问题，可以明确在不同时延情况下分布式控制对电力信息物理系统稳定性的影响。

本发明提出一种多时滞分布式电力信息物理系统的稳定域确定方法，其特征在于，该方法首先建立含多时滞的分布式控制下电力信息物理系统的状态空间表达式；将该状态空间表达式通过拉普拉斯变换转换至频域，得到分布式控制下电力信息物理系统的多时滞特征方程，通过建立统一时滞的临界稳定特征方程，得到统一时滞的分布式控制下电力信息物理系统的多时滞临界稳定特征方程；求解在各时延方向下的分布式控制下电力信息物理系统的时滞稳定边界；连接所有时延方向下的时滞稳定边界，最后生成多时滞分布式控制电力信息物理系统的时滞稳定域。该方法包括以下步骤：

1)建立含多时滞的分布式控制下电力信息物理的状态空间表达式：