[发明专利]一种多域多源电力系统负荷频率扰动观测器控制方法

权利要求书

1.一种多域多源电力系统负荷频率扰动观测器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取多域多源电力系统内各子区域的负荷扰动模型，多域多源电力系统包括三个子区域，每个子区域均由火力发电子系统和水力发电子系统并联构成，则第i个子区域的负荷扰动模型传递函数G_i(s)的表达式为：

其中，G_pi(s)为发电机及负载传递函数，G_gi(s)和G_ti(s)分别为火力发电子系统的调速器和再热式汽轮机的传递函数，G_Hgi(s)、G_Hri(s)和G_Hwi(s)分别为水力发电子系统的调速器、暂态下垂补偿器和水轮机的传递函数，s为拉普拉斯算子，R_i为永态下垂特性系数；

在负荷扰动模型传递函数G_i(s)中，

发电机及负载传递函数G_pi(s)的表达式为：

火力发电子系统的调速器的传递函数G_gi(s)的表达式为：

火力发电子系统的再热式汽轮机的传递函数G_ti(s)的表达式为：

水力发电子系统的调速器的传递函数G_Hgi(s)的表达式为：

水力发电子系统的暂态下垂补偿器的传递函数G_Hri(s)的表达式为：

水力发电子系统的水轮机的传递函数G_Hwi(s)的表达式为：

其中，K_pi和T_pi分别为电力系统增益和时间常数，T_gi为火力调节时间常数，K_ri、T_ri和T_ti分别为再热器增益、再热时间常数和汽轮机时间常数，T_Hgi为水轮机调速器时间常数，T_Hri和T_Hi为水轮机补偿器参数，T_wi为水轮机水流惯性时间常数；

2)获取各子区域的负荷扰动模型的低阶标称模型，并求取低阶标称模型参数，采用模型降阶方法得到区域i的负荷扰动模型G_i(s)的低阶标称模型，所述的低阶标称模型的具体结构为：

其中，a_ij，j＝1,2,3和b_ij，j＝0,1,2分别为低阶标称模型的分母和分子多项式系数，且满足条件a_ij＞0，j＝1,2,3，使低阶标称模型稳定；

求取低阶标称模型参数具体包括以下步骤：

21)将代入低阶标称模型G_mi(s)的表达式中，则有：

其中，为虚数单位，ω_ik为第k个建模频率点，N_i为频率点总个数；

22)定义子区域i的模型降阶误差函数所述的模型降阶误差函数的表达式为：

将求取最优降阶模型问题等价于求解偏微分方程组，则有：

其中，为的共轭转置；

23)求解步骤22)中的偏微分方程组得：

Ω_ik＝[Im(G_ik),b₀-Re(G_ik),-b₀Im(G_ik),b₀Re(G_ik)-|G_ik|²,b₀Im(G_ik)]^T,k＝1,2,...,N_i

其中，上标+和T分别表示矩阵的伪逆和转置，为第N_i个建模子矩阵，为第N_i个建模子向量，Re(G_ik)和Im(G_ik)分别表示的实部和虚部，|G_ik|²为幅值的平方，为频率点上界，取为G_i(s)的带宽；

3)基于低阶标称模型设计扰动观测器系统的滤波器；

4)设计扰动观测器系统的反馈控制器；

5)将滤波器和反馈控制器应用到负荷频率控制系统，完成多域多源电力系统负荷频率扰动观测器的控制。