[发明专利]一种基于广域信息的电力系统励磁电压解耦控制方法

摘要

本发明涉及一种基于广域信息的电力系统励磁电压解耦控制方法，包括如下步骤：基于广域信息的系统等效简化模型，实现励磁电压和频率的解耦控制；利用二阶Padé近似法补偿广域控制时延，得到的含时延补偿的励磁电压解耦控制模型；将励磁电压解耦控制问题转化为线性二次型最优控制问题，得到一种励磁电压控制策略。本发明利用广域信息，提出一种电力系统励磁电压解耦控制方法，实现了发电机励磁电压和频率的解耦控制，将复杂非线性励磁电压控制问题转化为简单线性二次型最优控制问题，实现了一种快速获取有效励磁电压控制策略的方法，具有良好的应用价值和推广前景。

主权项

1.一种基于广域信息的电力系统励磁电压解耦控制方法，其特征在于，基于多个模型，其中，模型一，基于一个计及电力系统励磁电压特性的动态模型：式中：xs、us和Ws分别为系统状态向量、控制向量以及扰动向量，其表示为xs＝[ΔE′q1,…,ΔE′qi,…,ΔE′qm]T，us＝[ΔEf1,…,Efi,…,ΔEfm]T，Ws＝[w1,…,wi,…,wm]T，wi＝Vgicosδi‑Vgi0cosδi0，矩阵As、Bs和Es分别表示为其中：T′d0i、Efi、E′qi、Xdi、X′di、δi和Vgi分别为发电机的d轴开路时间常数、励磁电压、q轴暂态电势、d轴电抗、d轴暂态电抗、功角和机端电压；δi0和Vgi0分别为变量δi和Vgi的初始值；ΔEfi和ΔE′qi分别为对应变量相对于初始值的偏差；m为发电机个数；y表示负荷节点电压偏差量，即系统输出量，可表示为y＝[ΔVl1,…,ΔVli,…,ΔVln]T其中：ΔVli为第i个负荷节点电压偏差；Z为n×m维时变矩阵，r为n维时变向量；n为负荷个数；模型二：含时延补偿的励磁电压解耦控制模型：式中：J为目标函数，t0为扰动发生时刻；矩阵Q和R分别为电压偏差加权矩阵和控制代价加权矩阵，它们均为对角矩阵；vmax、vmin为控制量v的上下限，x为含时延补偿控制系统的状态向量，v为时延补偿后的控制向量,A、B、C、E均为矩阵；励磁电压控制策略设计的具体方法是：将励磁电压解耦控制问题转化为线性二次型最优控制问题；首先不考虑式二中的不等式约束条件，将励磁电压解耦控制问题转化为线性二次型跟踪控制问题；即，对式二找到一个反馈控制规律：v＝Kx+G  式三使得目标函数J最小；式三中：K为状态反馈控制矩阵，K∈Rm×3m；G为反馈控制向量，G∈Rm；定义任意时刻，式二满足如下两个条件；条件一：(A，B)是能控的；条件二：(A，C)是能观的；则可根据二次型最优控制理论，反馈控制矩阵K和G的解为其中：矩阵P和ε为式五的解，且P∈R3m×3m，ε∈R3m；然后，将式二中的控制量不等式约束嵌入到控制规律式三中，得到励磁电压控制策略。