使用广域鲁棒控制的电力系统稳定方法.pdf
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1、 、 I 勺 似 使用广域鲁棒控制的电力系统稳定方法 El ect r oni c p ower s ys t em st abi l i t y m et h od u t i l i z i n g w i de ar ea r obu s t co nt r ol l er 栾居里 L UAN J u I i ( 沈阳职业技术学院,沈阳 1 1 0 0 4 5 ) 摘 要:传统电力系统稳定器( p s s s ) 主要是通过发电机励磁系统起作用的现场阻尼控制器。研究表明 远程信号比现场信号能够增加阻尼作用。本文提出了一种使用广域测量技术监控级电力系统 稳定器。提出控制器的鲁棒性能够补偿电
2、力系统的非线性动态运行和不确定的干扰。实现了 基于多a s e n t 系统理论的鲁棒S P S S 和现场P S S 的系统工作。并采用2 9 个发电机1 7 9 个总线的电 力系统对该控制器作为电力系统稳定性a s e n t 的鲁棒性进行研究。 关键词 :多a s e n t 系统 ;稳定器 ;鲁棒控制 ;广域控制 中图分类号:T P 2 7 7 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 9 -0 1 3 4 ( 2 0 1 1 ) 2 ( 上) - o i 0 8 - 0 3 D o i : 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 9 - 0 1 3 4 2 0 1 1 2
3、 ( 上) 3 4 0 引言 传统的分布式现场P S S s ( L P S S s ) 设计成由一个 在 固定 运 行点 周 围 的线 性模 型 的具 有 固定 参数 的 控制器。最后设置是 由现场一个或者两个运行工 作点来实现的。系统固有非线性成为模型不确定 性的主要来源。基于任意单个模型分布式现场 电 力 系统 稳 定 器参 数 可 能并 不 是 最佳 的 且 可能 限 制 了其稳定效应。但若阻尼控制器设计是基于鲁棒 性原则的 ,那最小误差在模型中就显得不是那么 重要 了,且 闭环控制系统将 会保证满足 系统的性 能水 平 。研 究 者 做 了很 多 的努 力 来设 计 电力 系统 控制
4、器 ,尤其是在不规则而扰动情况下使用优化 方法的电力系统稳定器。在没有督导级控制器时 现场模式和区间模式的强耦合可能会使抑制所有 模 式不 可 能 。文献 【 3 】 中,几 个 “ 工 作范 围从 属 函 数 ”用来协调单个发电机无限大总线电力系统的 多个现 场控制 器 。 分布式仪器技术使用 准确相量计量单位已成 为一个强大 的广域动态信息来源 。研 究发现,若 远程信号来源一个或多个异地 电力系统可用于 当 地控制器设计、系统动态性能可提高 。拥有动态 系统 信 息在 手 就可 能研 制 出一 种督 导 级 的 在线 控 制技术来 自动改变工作条件 。 1 鲁棒广域控制器设计 一般的 鲁
5、棒控制 问题如图1 所示,这里p ( s ) 和k ( s ) 分别是 开环 电力 系统 的状 态空 间的实现 和鲁 棒 控 制 器 ,和Z 分 别 是 与 的性 能 相关 的扰动 输 入 和输 出。 在摘要的标准公 式里 , 的控制 问题变成 了 一个引入扰动 的问题 。具体说 控制包括从C O 到Z 的控制回路中最小化闭环R MS 增益,如图l 所示。 这可解释为使对输 出的最糟糕的干扰最小化 。作 为鲁棒控制器的输入信号,y 是分布式传感器选择 的广域 测量 。 督 导 级 电力 系统 稳 定性 主 要 关 注 的是 区域 动 态特性。从动态特性 的角度分析被一个区域都 包 含一组紧密耦
6、合的发 电机。该区域间的震荡模式 主要是 由两组或者是更多组发点及直接按同坐若 节点互联引起的。 简要介绍广义区域变量的含义: 定义 :区域 变量 的变化满 足: z ( t ) = c o n s t a n t ( 1 ) 当子系统S 中所有的互联被移除时,该系统将 不存在干扰 。由这给定义可知,区间变量z ( t ) 是于 每一个区域有关联 的本地变量 。随着流量或者是 负载的变化 ,z ( t ) 随着时间是变化并且包含慢区间 动态特性 。从结构点角度,区 间变量致使对区域 的态变量有意义的一个概念。 控制 系统模 型中有传输 函数带变的动 态线性 模型是 系统不确定性主要来源。电力系
7、统是非线 性 时变 系统 。函数是 线性化点 ,若 系统存在两 一个工作条件则他将拥有一个不懂得线性传输函 数 。这些传递函数的区别代表着与正常传递函数 不同的不确定性 。鲁棒控制器 的设计是基于满足 频率响应准则原 则的。惩罚输 出不确定性模型如 图2 所 示 。不 确定性 的传递 函数为 : 收稿日期:2 0 1 0 - 0 6 -1 7 作者简介:栾居里 ( 1 9 5 6一 ),男,黑龙江望奎人 ,副教授 ,研究方向为电气工程及 自动化 。 【 1 o 8 】 第3 3 卷第2 期2 0 1 1 - 2 ( 上 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o mP =
8、( 1 + ) ( 2 ) 这里,P 代表扰动传递函数,P 代表正常传递 函数 ,w代 表稳 定权 重 函数 , 代 表 着不确 定 度 。 图1 H。 。 控制线性 矩阵不等式模型示 意图 图2乘法输 出的不确定性 2 电力系统稳定性机制 图3 S P S S a g e n t 逻辑不意图 S P S S a g e n t 是 由三个主 要组 成部分 。这些部 件是a g e n t 通讯、模糊逻辑控制器开关 ,鲁棒控制 器回路 。Ag e n t S P S S 设计如 图3 所示。那个心部分 与通 信 网络 通 过L P S S a g e n t s 和其 他 的S P S S a
9、 g e n t s 交换数据 。时 间延迟 的大小取决于S P S S 和L P S S 之间的数据传输 ,使用不 同的通信玩 了过 将会不 一样 。平 均 通 信 延 时 对 于 互 联 网 来说 是秒 量 级 , 而 对 于 光纤 通 信 系统 是 几 十 毫 秒 量级 。 唱 的 时 间 延 时将 会 对 闭环 系统 的 稳 定 性 产 生 不好 的影 响 , 将使 系统的鲁棒性降低。低地球 轨道卫星( L E OS ) 系统可 以利用MA T L AB T C P I P 工具箱模拟L P S S 和 S P S S 质检通过光纤通信的性能 。仿真研究时间延 迟 的范 围在 1 0
10、3 0 ms 。 因为S P S S 目标频 率带 宽范 围 在1 Hz 范围内,通信时间不期望太高了。 通 过 在 离 线分 析及 设 计 方 法 讨 论 得 到 了鲁 棒 广域 控 制器 回路 。这 些 控 制 器 回 路被 包 装 成 鲁 棒 控制器的一部分组件S P S S a g e n t s 的基本结构。 要广泛 利 用S P S S a g e n t 中的鲁棒控 制 回路 ,一 种 S u g e n o t y p e 模糊 干 涉 系统( F I S ) 用 来作 为 S P S S 鲁 棒 控 制器 开关 ,如 图3 所示 。该模 糊逻 辑 开关 和他 遵循规则的基础是
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