[发明专利]基于电力系统随机动力学模型的非线性励磁控制方法

说明书

本发明的一种基于电力系统随机动力学模型的非线性励磁控制方法，包括以下步骤：构建随机端口哈密顿系统；确定李雅普诺夫函数的随机稳定性；根据所述随机哈密顿系统的性质基于李雅普诺夫函数的随机稳定性设计非线性励磁控制器；确定所述非线性励磁控制器对电力系统的稳定运行的影响。本发明的一种基于电力系统随机动力学模型的非线性励磁控制方法，考虑随机大扰动所设计的非线性励磁控制器可以提升电力系统暂态稳定性。

技术领域

本申请涉及电力系统控制技术领域，尤其涉及一种基于电力系统随机动力学模型的非线性励磁控制方法。

背景技术

受风速波动的影响，风机出力具有较大的不确定性，在并网后势必对电力系统的稳定运行产生负面影响。

非线性励磁控制基于电力系统非线性动态模型，利用同步发电机的励磁电压输入信号，使得系统在受到大扰动(如短路故障等)后仍能保持稳定性。

现有的电力系统非线性励磁控制器设计方法主要有：基于李雅普诺夫函数的设计方法和基于反馈线性化的设计方法。由于这些方法都是基于电力系统的确定性模型提出的，没有考虑电力系统机电暂态过程的随机性。因此，当电力系统遭受随机扰动时，这些控制策略可能失去作用从而无法保证系统的稳定性。

发明内容

本申请提供了一种基于电力系统随机动力学模型的非线性励磁控制方法，以解决现有技术的不足。

本申请采用的技术方案如下：

本发明的一种基于电力系统随机动力学模型的非线性励磁控制方法，包括以下步骤：

构建随机端口哈密顿系统；

确定李雅普诺夫函数的随机稳定性；

根据所述随机哈密顿系统的性质和基于李雅普诺夫函数的随机稳定性设计非线性励磁控制器；

确定所述非线性励磁控制器对电力系统的稳定运行的影响。

进一步地，构建随机端口哈密顿系统，包括：

构建随机端口哈密顿系统，获取随机端口哈密顿系统的线性方程，

(1)式中，x(t)Rn表示状态变量，u(t)Rm表示控制输入，矩阵J(x)Rn×n满足条件J(x)＝-J(x)T，矩阵R(x)Rn×n满足条件R(x)＝R(x)T≥0，H(x)R表示哈密顿函数，W表示标准维纳过程，Σ表示随机变化的幅度。

进一步地，确定李雅普诺夫函数的随机稳定性，包括获取李雅普诺夫函数线性方程：

(2)式中，Tr{}表示矩阵对角元素的和。

进一步地，根据所述随机哈密顿系统的性质和基于李雅普诺夫函数的随机稳定性设计非线性励磁控制器，还包括：

确定随机非线性控制系统线性方程，

dx＝(f(x)+h(x)u)dt+ΣdW                                        (3)

(3)式中，x(t)Rn表示状态变量，u(t)Rm表示控制输入，f(x)和h(x)为相应的连续函数。

进一步地，还包括设计非线性控制律u使得非线性控制系统线性方程(3)渐进概率稳定，

当u满足(2)式和(4)式时，(3)式是渐进概率稳定的。

进一步地，选择下式的哈密顿函数作为李雅普诺夫函数：

在(2)式和(4)式中，J，R和H为设计参数，哈密顿函数H表示系统的总能量。