[发明专利]计及电力系统运行方式变化的广域阻尼控制器设计方法

摘要

本发明提供一种计及电力系统运行方式变化的广域阻尼控制器设计方法，其采用时滞线性参数变化方法对电力系统进行建模，巧妙地利用线性方程描述了非线性问题，并结合线性矩阵不等式，设计出能对时变时滞不敏感的状态反馈控制器，即广域阻尼控制器，实现了在系统的不同运行方式下，采用同一广域阻尼控制器均能有效抑制电力系统的低频振荡。本发明可有效解决因电力系统运行方式发生较大幅度变化而导致的传统线性方法设计的广域阻尼控制器失效的问题。本发明过程简单、鲁棒性强，且能有效解决电力系统通信通道中的时变时滞问题，符合工程应用的要求。

主权项

1.一种计及电力系统运行方式变化的广域阻尼控制器设计方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、选择调度变量ρ(t)；调度变量包括重要联络线功率、母线电压、发电机电压、相角；步骤2、选取广域阻尼控制器的输入输出信号；选取重要联络线功率，发电机功角差或者发电机转速差作为控制器的输入信号，控制器的输出信号附加在与振荡模式强相关的同步发电机励磁侧；步骤3、将调度变量ρ(t)进行网格划分，在ρ(t)的全部变化范围内划分n个网格区域，得到(ρ₁、ρ₂、…ρ_i…ρ_n)，分别针对每个ρ_i进行控制器设计；设计方法采用如下方法：若满足时滞约束0≤d(t)≤h‾]]>的如式x·(t)=A(ρ(t))x(t)+Ad(ρ(t))u(t-d(t))y(t)=C(ρ(t))x(t)]]>所示的时滞线性参数变化系统，存在形如式x·ku=(Σi=1naiAki(ρi(t))Bki(ρi(t))Cki(ρi(t))Dki(ρi(t)))xky]]>所示的增益调度状态反馈控制器，使闭环系统对于所有的参数变化轨迹二次稳定的充分条件为存在矩阵P‾>0,Q‾1(ρi(t))>0,Q‾2(ρi(t))>0,]]>Z₁＞0、Z₂＞0、V(ρi(t))>0,Y‾,M‾]]>和W‾,]]>满足其中，A_d(ρ(t))=B(ρ(t))K(ρ(t));x(t)=[xs(t)]Tu(t)=[ΔVp(t)]y(t)=[Δδ(t),Δω(t),ΔP(t)]]]>Ψ‾=Ψ‾11(ρi(t))Ad(ρi(t))P‾0*-[1-Σi=1n(∂d∂ρi)]Q‾1(ρi(t-d(t)))0**-Q‾2(ρi(t-h‾))]]>+[Y‾+W‾-Y‾+M‾-W‾-M‾]+[Y‾+W‾-Y‾+M‾-W‾-M‾]T]]>Ψ‾11(ρi(t))=A(ρi(t))P‾+P‾AT(ρi(t))+Q‾1(ρi(t))+Q‾2(ρi(t))+B(ρi(t))V(ρi(t))+VT(ρi(t))BT(ρi(t))]]>其中，A,B,C,D分别为电力系统的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵；x_s(t)为系统状态变量，ΔV_p为PSS的电压输出，Δδ(t)、Δω(t)、ΔP(t)分别为同步发电机功角差、转速差以及传输线功率偏差，K(ρ(t))为广域阻尼控制器；通过锥形互补定理，附加约束方程如下：U‾PPZ‾≥0,P‾IIP≥0Z‾=Z-1,Z‾>0Z‾IIZ≥0,U‾IIU≥0]]>通过求得到对应与每个ρ_i的反馈控制器增益K(ρ_i(t))：K(ρi(t))=V(ρi(t))P‾-1]]>其中，T_r代表求取矩阵的迹；步骤4、通过三角隶属函数的调度准则，得到适用于整个参数变化范围的反馈控制器；其中，三角隶属函数的横轴对应调度变量ρ(t)的整个变化轨迹，当取任意ρ＝ρ_j时，三角隶属函数所对应的纵轴即为相应控制器的调度权值。