[发明专利]基于切换时滞的电网负荷频率控制系统稳定性分析方法

说明书

本发明提供一种基于切换时滞的电网负荷频率控制系统稳定性分析方法，通过引入切换信号来将具有LDPs的电网负荷频率控制系统建模成为一个切换时滞系统，其中包括一个由LDPs引起的不稳定子系统和一个由SDPs引起的稳定子系统。构造了一种含有SDPs和LDPs泛函的分段Lyapunov泛函，从而能够对含LDPs的电网负荷频率控制系统稳定性进行分析。引入了LDPs的长度率和频率概念，并基于切换技术提出了一种检验LDPs频率和长度的稳定性判据，用于对电网负荷频率控制系统进行稳定性分析。尽管LDPs的子系统不稳定，但该方法可以通过限制LPDs的长度率和频率来获得稳定条件，从而保证电网负荷频率控制系统能够在整个时间间隔内稳定。

技术领域

本发明涉及电网负荷频率控制领域，尤其涉及一种基于切换时滞的电网负荷频率控制系统稳定性分析方法。

背景技术

频率稳定是电网稳定的一个非常重要的方面。目前，负荷频率控制是电网中广泛采用的一种有效的频率控制方法，目的是使电网的频率保持在预定的范围内，由于控制中心与参与负荷频率控制的设备之间的信息交换依赖于通信网络进行传输控制信号，这不可避免地会带来时滞。时滞作为系统性能退化和不稳定性的一个重要因素，在对电网负荷频率控制系统稳定性进行分析时应考虑时滞影响。

在现有的大多数关于时滞电网负荷频率控制系统稳定性分析的研究中，普遍假设由数据处理或者传输引起的时滞相对较小，然而在某些时间间隔内，例如，由于网络攻击和故障条件下通信量增加的影响，时滞是不可预测和随机的，由于上述因素，在某些时间间隔内，时滞可能会大得多，也就是说，系统的时滞在大多数时间内的值较小，在几个间歇时间内的值较大，在这种情况下，电网负荷频率控制系统可能是不稳定的，如果通过常用的方法处理这种时滞，会无法判断系统是否稳定，即无法实现电网负荷频率的稳定控制。

发明内容

为了解决现有方法因无法处理不可预测和随机的时滞进而无法实现电网负荷频率稳定控制的技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种基于切换时滞的电网负荷频率控制系统稳定性分析方法，包括以下步骤：

S1、建立时滞电网负荷频率控制系统模型，并将时滞划分为小时滞周期SDPs和大时滞周期SDPs，得到具有切换时滞的电网负荷频率控制系统模型；

S2、构造含SDPs的第一Lyapunov泛函，结合Lyapunov稳定性定理分析得到电网负荷频率控制系统在小时滞周期SDPs运行的稳定性条件，即第一稳定性条件；

S3、构造含LDPs的第二Lyapunov泛函，结合Lyapunov稳定性定理分析得到电网负荷频率控制系统在大时滞周期LDPs运行的稳定性条件，即第二稳定性条件；

S4、基于第一Lyapunov泛函和第二Lyapunov泛函构造分段的第三Lyapunov泛函，结合Lyapunov稳定性定理分析得具有切换时滞的电网负荷频率控制系统的稳定性条件，即第三稳定性条件，第三稳定性条件中还包括：LDPs频率和长度的稳定性条件；当满足第三稳定条件时，具有切换时滞的电网负荷频率控制系统处于稳定状态。

优选地，步骤S1包括：

S11：定义状态变量输出变量以及扰动w(t)分别为公式一、公式二和公式三：

w(t)＝ΔP_d

其中Δf、ΔP_m、ΔP_v和ΔP_d分别为频率变化量、机械功率变化量、汽门的控制阀开度变化量和电网负荷的变化量；

S12：设置PI控制器的负荷频率控制策略u(t)为公式四：