[发明专利]含高风能渗透率的多域时滞电力系统负荷频率控制方法

摘要

本发明涉及一种含高风能渗透率的多域时滞电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，构建包括多个区域的时滞电力系统，并建立各区域发电系统的数学模型；S2，根据发电机的数学模型，分别对各区域建立含有不确定项的状态模型；S3，根据含有集结不确定项的状态模型设计积分型滑模面σ_i(t)；S4，根据积分型滑模面σ_i(t)设计滑模负荷频率控制器；S5，根据步骤S4得到的控制器u_i(t)作为控制指令，优化电力系统的负荷频率偏差。与现有技术相比，本发明风力发电机参与系统频率调节，使风力发电与传统火力发电紧密配合，每台发电机输出功率的增量平均减小，保证各区域功率供需平衡，有效减小各区域的频率偏差。

主权项

1.一种含高风能渗透率的多域时滞电力系统负荷频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，构建包括多个区域的时滞电力系统，并建立各区域发电系统的数学模型，各区域通过联络线连接，各区域均包括火力发电系统和风力发电系统，风力发电系统的发电机为风力涡轮机，令风力涡轮机的频率偏差作为系统频率偏差调节项中的耦合项参与系统频率调节，系统频率偏差Δf_i(t)的调节项中，与风力涡轮机相关的耦合项为其中K_pi是系统增益，K_IGi是液量耦合系数，T_pi是系统时间常数，Δf_Ti(t)是风力涡轮机频率偏差；S2，根据发电机的数学模型，分别对各区域建立含有不确定项的状态模型：同时定义集结不确定项g_i(t)：将含有集结不确定项的状态模型表示为：其中状态变量为x_i(t)：x_i(t)＝[Δf_i(t) ΔP_mi(t) ΔP_vi(t) ΔE_i(t) Δδ_i(t) Δf_Ti(t) Δx_i1(t) Δx_i2(t) Δx_i3(t) Δx_i4(t)]^T式中，t为时间变量，下标i和下标j表示区域的编号，x_j(t)为第j个区域的状态变量，i＝1,....,N，j＝1,....,N，N为区域个数，d_i是时滞常数，A′_i为系统矩阵，A′_idi为时滞项系数矩阵，B′_i为输入矩阵，E′_ij为互联项系数矩阵，F′_i为扰动项系数矩阵，ΔA_i、ΔA_idi、ΔE_ij、ΔB_i、ΔF_i是分别与A′_i、A′_idi、E′_ij、B′_i、F′_i对应的电力系统参数的不确定项，控制变量u_i(t)为滑模负荷频率控制器，Δf_i(t)为系统频率偏差，ΔP_di(t)是系统负荷扰动，ΔP_mi(t)为发电机输出功率增量，ΔP_vi(t)为调节阀位置增量，ΔE_i(t)是频率偏差积分控制器增量，Δδ_i(t)是相角增量，Δf_Ti(t)是风力涡轮机频率偏差，Δx_i1(t)、Δx_i2(t)、Δx_i3(t)、Δx_i4(t)代表第i个区域风机模型中的各状态量；S3，根据含有集结不确定项的状态模型设计积分型滑模面σ_i(t)；S4，根据积分型滑模面σ_i(t)设计滑模负荷频率控制器：u_i(t)＝‑K_ix_i(t)‑(G_iB_i′)^‑1‖G_i‖h_i‑(G_iB_i′)^‑1(W_i+ε_i)sgn(σ_i(t))，其中集结不确定项g_i(t)是有界的，且满足||g_i(t)||≤h_i，其中h_i为有界常数，h_i＞0，||*||表示欧几里德范数，矩阵G_i和K_i为积分型滑模面σ_i(t)的系数矩阵，x_pmax＝max||x_p||，p＝i,j，ε_i＞0，i＝1,....,N，sgn(*)为符号函数，S5，将步骤S4得到的滑模负荷频率控制器u_i(t)作为控制指令，优化电力系统的负荷频率偏差。