基于模糊延时反馈的互联电力系统混沌控制方法

为提高现有方法对电力系统振荡混沌的控制效果,基于模糊延时反馈,设计一种互联电力系统混沌控制方法。先构建互联电力系统数学模型,再设计基于模糊延时反馈的混沌控制器;以信号差值微分及信号延时差值为控制器的输入,避免求取反馈增益;利用粒子群算法优化控制器参数,并通过优化的控制器对互联电力系统的混沌进行控制。搭建一个混合输电系统作为实验互联电力系统,通过该系统测试所提方法的应用性能。测试结果表明,设计方法的混沌控制性能良好,证明该方法是一种具有抗干扰性能的控制方法。

混合攻击下基于容积卡尔曼滤波的多区域互联电力系统的检测与防御

以多区域互联电力系统为研究对象,对混合攻击下多区域互联电力系统的检测与防御进行研究。首先,建立多区域互联电力系统的数学模型,分析多区域互联电力系统遭受网络攻击的位置及其类型,建立虚假数据注入攻击和拒绝服务攻击模型,接着根据是否收到数据包诊断拒绝服务攻击,并用最新接收的数据对丢失的数据进行补偿,实现拒绝服务攻击的防御;然后,基于容积卡尔曼滤波算法检测虚假数据注入攻击,并采用指数平滑法对虚假数据注入攻击进行防御;最后,以两区域互联电力系统为例进行仿真实验。仿真结果表明:所设计的控制算法能有效克服混合攻击对系统造成的不良影响,实现电力系统功率平衡和频率稳定。

含储能的区域互联电力系统负荷频率预设性能控制

针对大规模新能源影响电力系统频率稳定的问题,对含储能的区域互联电力系统负荷频率控制进行了研究。首先,建立系统状态空间模型;然后,为了使区域控制偏差快速收敛至目标值,引入预设性能函数,采用预设性能控制的方法对跟踪误差进行转换,设计了具有预设性能的控制器;最后,将控制器的输出作为储能系统的参考信号,储能系统再输出相应的功率至区域互联电力系统中。基于两区域互联电力系统进行仿真验证,仿真结果表明:与模型预测控制策略相比,所提控制策略能够更为快速地将区域互联电力系统的频率偏差和区域控制偏差限制在稳定范围内,维持区域互联电力系统的稳定,改善系统调频效果。

时变时滞多区域互联电力系统滑模负荷频率控制方法

开放式通信网络在互联电力系统中的普遍使用,使原来专用通道的恒定时滞变成了时变时滞。时变时滞恶化了负荷频率控制(LFC)的动态性能,导致系统频率不稳定,因此提出了一种用于时变时滞多区域互联电力系统的滑模LFC方法,并基于Lyapunov泛函进行了稳定性分析。首先,Caputo型分数阶Lyapunov泛函被引入到稳定性分析,通过调整函数积分的上限,减少了稳定性分析的保守性;然后,结合Lyapunov理论和积分不等式,得到线性矩阵不等式描述的时变时滞电力系统的稳定性条件;最后,通过仿真,验证了所提出的控制策略对LFC动态性能的影响,及对负载扰动和风机功率波动的鲁棒性。

基于MVO算法与改进目标函数的电力系统负荷频率控制

针对风电并网时的随机波动功率、负荷频率控制(load frequency control, LFC)系统参数变化所引起的电力系统频率稳定问题,提出了一种基于智能优化算法与改进目标函数的互联电网LFC系统最优PID控制器设计方法。首先,分析了基于PID控制的含风电互联电力系统LFC闭环模型。其次,在时间乘误差绝对值积分(integral of time multiplied absolute error, ITAE)性能指标的目标函数中考虑了区域控制器的输出信号偏差,对优化目标函数进行改进。采用性能优良的多元宇宙优化(multi-verse optimizer, MVO)算法先计算后验证的思路,寻优获得最优PID控制器参数。最后,以两区域4机组互联电力LFC系统为例,仿真验证了基于MVO算法结合改进目标函数所获得的PID控制器,比基于MVO算法所获得的PID控制器,对阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、风电功率偏差扰动以及系统的参数变化,具有相对较好的鲁棒性能。并且,对控制器参数也具有相对较好的非脆弱性指标。

多区互联电力系统的分散协调风险调度方法

面向具有多级电力调度中心的分层分区互联电力系统,提出一种基于目标级联分析的分散协调风险调度(coordinated decentralized risk-based dispatch,CDRD)方法。分析了分散协调风险调度的架构,并给出了区域分解机制。将上下级电力调度中心的优化问题分别构建为主问题和子问题,主问题负责区域之间联络线潮流的协调处理,子问题求解满足各区域电网运行风险约束的调度方案,主子问题循环迭代求解直至满足收敛条件。CDRD可有效实现各区域电网运行风险的分散自治调控,同时可通过集中协调机制来保证整个互联系统的经济运行。在6节点双区系统和RTS96三区系统上的算例分析验证了算法的有效性和可行性。

云模型理论在互联电力系统负荷频率控制中的应用

针对负荷频率控制系统具有不确定性问题,提出一种基于云模型理论的多区域互联电力系统负荷频率自适应PI控制方法。该方法以区域控制偏差量e作为云模型发生器的前件,PI控制器参数的整定值P和I作为云模型发生器的后件,建立适于负荷频率控制的一维云模型PI控制器。同时分别从频域和时域角度模拟不同情况下的负荷扰动,采用云模型控制器对PI控制器参数自调整,实现电力系统的负荷频率控制。仿真结果表明,在满足各种负荷扰动情况下,所提方法可有效地跟踪功率波动所引起的频率偏差,满足负荷频率控制指标,具有更强的抗干扰性和鲁棒性,其控制效果明显优于传统PI控制器。

互联电力系统分层分解时空协调建模

随着中国互联大电网的形成,电网结构和运行方式日益复杂。目前中国电网的建模方式是调度系统只对其调度管辖范围内的电网精确建模,外网部分则采用非精确建模或简单等值处理。这种传统的建模方式不能满足互联大电网的发展要求。基于IEC61970标准和E格式规范,研究建立互联电力系统分层分解时空协调建模系统。该系统融合图数模一体化的时空协调版本管理、模型合并/拆分、外网等值等多项技术,实现各调度系统的时空协调建模,能为调度系统的横向协同、纵向贯通提供技术手段,能为提高互联大电网的在线监控、动态和静态安全稳定分析水平提供信息基础和技术支撑。

含风电场的互联电力系统备用容量优化

针对风电并网所带来的电力系统备用容量需求增大的问题,提出了含风电场的互联电力系统备用容量优化模型。在机会约束规划的框架下,以互联系统备用容量最小为目标,综合考虑风电出力和负荷预测偏差、发电机组故障停运等不确定因素,建立了计及各子系统备用资源特点的机会约束模型,并量化了共享备用的容量和调用过程;采用基于Monte-Carlo随机模拟的遗传算法对模型进行求解。算例分析结果表明,该方法能够在保证系统安全稳定的前提下,有效降低系统备用容量配置。

互联电力系统运行控制性能评价标准的探讨

随着互联电力系统的发展,已有的控制性能评价标准已不能满足要求,迫切需要制定更加适 合现有控制要求和网络结构的新标准。通过探讨电力系统互联的本质,提出了互联电力系统控制 性能评价标准的制定原则;在分析现有的A1,A2和CPS1,CPS2两类标准的控制机理及缺陷后, 阐述了建立新标准的必要性,进而提出制定新标准所涉及的系统状态分级、自动发电控制(AGC) 闭环中加入联络线安全约束、控制策略和区域控制偏差(ACE)分解等若干概念和思路。

含风电的互联电力系统时滞相关稳定性分析与鲁棒阻尼控制

针对大区电网互联和风电接入互联电力系统后面临不同区域电网间的低频振荡问题,提出一种利用广域测量信号来增强互联电力系统区域间功率振荡阻尼的设计方法。基于自由权矩阵方法表示牛顿–莱布尼茨公式,公式可以由线性矩阵不等式进行求解,可以克服利用固定权矩阵带来的保守性。在利用自由权矩阵方法推导得到的时滞相关稳定性判据基础上,设计了广域时滞状态反馈控制器。结合状态观测理论设计了一种新型广域时滞输出反馈控制器。采用平衡截断技术对原系统和控制器进行降阶,实现了对互联电力系统的广域时滞阻尼控制。基于新英格兰测试系统建立了含风电接入的互联电力系统研究模型。时域仿真表明,所提出的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼系统区间振荡。

基于RBF神经网络滑模控制的互联电力系统混沌控制研究

电力系统是一种具有多自由度、强耦合特性的非线性动力学系统,混沌振荡会对电力系统的安全性造成极大危害.通过研究互联电力系统的时序图、最大Lyapunov指数图、相平面图来讨论电磁功率扰动幅值对系统动力学特性的影响.提出了一种基于继电特性函数的改进型径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络自适应滑模控制方法,快速平滑地使系统达到控制目标.实验表明,相比自适应滑模控制方法和基于继电特性函数的滑模控制方法,提出的改进型RBF神经网络滑模控制方法不仅可以使系统有较快的收敛速度,而且对抖震现象有很好的抑制作用,对外部扰动具有很强的鲁棒性.

多区域重叠互联电力系统的H_(∞)控制

研究多区域重叠互联电力系统的鲁棒控制问题。利用包含原理的约束条件和 L MI算法 ,提出以两两区域互联子系统控制为基础的多区域系统分散鲁棒 H∞ 控制器的设计方法。以两区域重叠互联电力系统为例 ,对系统进行负载阶跃扰动响应仿真 ,结果表明了该设计方法的有效性。

SSSC在互联电力系统负荷频率控制中的应用

建立了两区互联电力系统模型,分析了静止同步串联补偿器(SSSC)负荷频率控制的原理。SSSC频率控制器采用一阶控制环节,并通过超前滞后补偿进行校正。对两区互联系统线性化处理推出系统的状态方程,利用重叠分解对系统进行解耦求得控制系统阻尼比来设计SSSC频率控制器的目标函数,并通过改进遗传算法对控制器参数进行优化。仿真结果验证了采用SSSC频率控制器对减少频率波动的峰值和抑制区间低频振荡的有效性。

互联电力系统混沌控制的新型滑模控制方法

针对电力系统中的混沌振荡对整个互联电网的危害问题,提出了一种基于非线性光滑函数的滑模控制方法。该方法用非线性光滑函数设计滑模趋近律,有效解决了现有滑模控制方法普遍存在固有高频振荡问题。为了解决混沌系统内部参数不确定性和外部扰动对控制性能的影响,对滑模控制律的增益参数进行自学习更新,保证了新型滑模控制方法的自适应鲁棒控制性能。该方法的特点是不依赖被控系统的数学模型,可以快速跟踪任意给定的参考信号。数值仿真试验表明了该方法不仅具有响应速度快、控制精度高,而且对混沌系统的内外扰动具有很强的免疫能力,因而是一种鲁棒稳定性很强的控制方法,在不确定系统控制领域具有重要作用。

互联电力系统模糊负荷频率控制器的优化设计

通过建立一个改进了的带修正因子的模糊（Ｆｕｚｚｙ）控制表的数学表达式和一个综合性能指标，提出了一种互联电力系统分散Ｆｕｚｚｙ负荷频率控制器的自动优化设计方法。对一个两区域互联电力系统的数字仿真结果表明：所设计的分散Ｆｕｚｚｙ负荷频率控制器具有良好的控制性能。

考虑风电不确定性的互联电力系统分散协调调度模型

针对含高比例风电的直流互联电力系统经济调度问题,采用鲁棒优化方法描述风电出力,提出了一种基于目标级联分析法的分散协调调度模型。首先,采用鲁棒优化方法中的多面体集合来描述风电出力的不确定性,为了降低问题求解的保守度,引入了鲁棒保守度调节因子。然后,根据分散协调算法的分解原理将待解决的经济调度问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为上级调度中心协调优化互联电力系统之间的直流联络线功率,子问题为下级调度中心独立优化各区域电网的发电计划。最后,通过两个算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提方法不仅可以弥补鲁棒优化方法偏于保守的不足,而且能够在应对风电出力不确定性的同时实现风电的跨区域消纳,适合中国电网目前的分层分区调度模式。

考虑风电不确定性的互联电力系统鲁棒经济调度

实现可再生能源的大规模利用和共享是能源互联网的主要目的。将可再生能源转化成电能,实现了对可再生能源的利用;通过输电网对电能的远距离传输,实现了可再生能源的大规模共享。本文针对输电网,提出一种广域协调消纳大规模新能源发电出力的策略,实现可再生能源广域内的大规模共享。并运用鲁棒优化技术,有效控制新能源出力不确定性给电力系统带来的影响。首先,给出了一种"传统关口调度结合风电消纳"的联络线调度模式,将日前联络线功率调度计划分为计划值和调整值;其次,建立两阶段零和博弈模型;最后,针对所建博弈模型,提出一种改进的"非线性割平面"算法进行求解。算例分析结果表明,所提出的新能源广域协调消纳策略能够在保证互联系统鲁棒性的同时提高互联系统的经济性。

互联电力系统中高比例风电和太阳能光伏的开发与消纳模式研究

发展高比例的风能和太阳能光伏发电是生态文明和社会可持续发展的必然选择。然而,是在负荷中心地区广泛地发展分布式的风能和太阳能光伏发电系统(可称为"就地开发与消纳"模式),还是在远离负荷中心地区建设大规模的风电和光伏基地并将其电能"远距离外送"到负荷中心(可称为"大规模远距离输送"模式),会直接影响高比例可再生能源情景的顺利实现。基于最优化等数学方法的研究已经表明,在当前以燃煤火电为主要调节容量(现时如此)的情况下,只有采用就地开发与消纳模式电网才能实现集成高比例的风能和太阳能光伏发电的目标。为便于读者理解这一结论,首先简明地介绍了互联电力系统的基本特征,并将其与互联网的基本特征做了对比分析;进而从互联电力系统的规范出发,就不同开发与消纳模式下可再生能源电量比例、系统运行和可用调节容量3个方面做了定性分析和简明阐释;最后通过1个具体的仿真示例,展示了在就地开发与消纳模式的情况下,系统为集成高比例风能和太阳能光伏发电所需采用的有效措施。

改善含风电场虚拟惯量互联电力系统稳定性的自适应鲁棒滑模控制策略

在以风电为代表的可再生能源大规模接入传统电力系统的背景下,非同步机电源与同步机电源之间的耦合作用以及风电出力的不确定性,使互联电力系统稳定性控制面临复杂的运行场景。针对该问题,基于功率平衡原理建立考虑双馈风电机组虚拟惯量影响的同步发电机组等效转子运动模型,将系统参数协调性及故障因素统一表达为等效惯量参数摄动及有界的不确定扰动;运用滑模变结构方法,结合等效惯量和等效阻尼的可变性及可控性,提出一种自适应鲁棒滑模控制策略以改善互联电力系统的动态稳定性。理论分析和仿真结果表明,与传统的虚拟惯量控制方法相比,所提控制策略能够更好地抑制频率振荡,降低频率变化率以及相对功角振荡幅度。