[發明專利]一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法

在審

• 申請號: 201310581344.1
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103728933A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 黃少偉;陳穎;葛愿;余諾;汪石農;方航;殷鳳媛
• 申請（專利權）人: 蕪湖大學科技園發展有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及電力系統控制領域，具體為一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法。

背景技術

隨著電網互聯的發展，電力系統變得更大更復雜，傳統的點對點通信方式越來越不能滿足現代電力系統的要求。上世紀90年代末，衛星授時系統和相量測量單元（PMU）一起出現的電力通信網絡的發展為廣域測量系統（WAMS）奠定了基礎。不是使用專用的通信線路，?WAMS是基于強大的廣域網（WAN）/局域網（LAN）技術。

雖然目前基于WAMS建立的智能電網，通過強大的廣（局）域網進行PMU量測數據的傳輸，從而構成閉環電力系統。但是，從網絡控制的角度，基于電力系統控制主要涉及網絡誘導時延、數據包丟失和時序錯亂問題，會降低控制系統的性能，甚至使系統失穩。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，通過對閉環電力系統的建模解決網絡通信約束，同時設計基于智能電網模型的電力系統控制器，可以容忍WAMS通信中網絡引起的延遲，數據包丟失和時序錯誤。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于：基于廣域監測系統建立的智能電網，通過強大的廣/局域網進行PMU量測數據的傳輸，從而構成閉環電力系統，所述閉環電力系統建模成一個嚴格意義上的網絡化控制系統，所述網絡化控制系統解決網絡通信約束對系統建模的影響，包括網絡誘導時延影響、數據包丟失影響、數據包的時序錯亂影響。

所述的一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于：網絡化控制系統中對閉環電力系統建模過程如下：假設局域網/廣域網是理想的，不存在網絡誘導時延，數據包丟失，也不是無序的WAMS通信，通過零階保持器實現離散控制器控制輸入，從而可以建模；如果當前數據包丟失，之前的數據包將一直保持到下一個數據包到達；如果新數據包在舊數據包之前到達，那么新數據包將取代舊數據包；數據包丟失或者時序錯亂會導致隨時間變化的時延，將通過一個函數表示出來。

所述的一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于：網絡化控制系統中PMU是時間驅動，同時保持離散控制器和零階控制器是事件驅動。

所述的一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于：網絡化控制系統中閉環電力系統動態通過微分代數方程DAE來描述。

所述的一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于：在網絡化控制系統中設計基于智能電網模型的電力系統控制器，過程如下：

（1）、采用勵磁控制對控制器進行設計；

（2）、給出勵磁系統的結構和廣域阻尼控制器，控制器的輸入是全系統的狀態變量，輸出是自動電壓調節器（AVR）的一個輸入；

（3）、低頻振蕩威脅大型互聯電力系統安全，控制器通過調節發電機勵磁改善電力系統的性能；

（4）、控制器綜合問題解決之前，給定一個控制器增益來保證閉環系統是穩定；

（5）、根據李雅普諾夫穩定性理論，定義函數進行測試來解決控制器綜合問題。

所述的一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于：所述電力系統控制器可以容忍WAMS通信中網絡引起的延遲，數據包丟失和時序錯誤，電力系統控制器應用了線性矩陣不等式技術，旨在減輕WAMS通信中時變的影響。

所述的一種基于網絡化控制系統的智能電網建模與控制方法，其特征在于，所述阻尼控制器是用來說明所提出的控制器設計方法的適用性和有效性。

本發明與現有的方法相比，具有如下優點：

（1）閉環電力系統。基于WAMS建立的智能電網，不是使用專用的通信線路，而是通過強大的廣（局）域網進行PMU量測數據的傳輸，從而構成閉環電力系統，提高系統性能。

（2）系統建模。將閉環系統建模成一個嚴格意義上的網絡化控制系統，其中還要解決網絡通信約束對系統建模的影響，這些約束主要包括數據包傳輸過程中產生的網絡誘導時延、數據包丟棄和數據包時序錯亂，再利用微分代數方程來描述電力系統動態。

（3）控制器設計?；谠撃Ｐ停O計一個用于實現電網勵磁控制的廣域阻尼控制器，該控制器可有效削弱通信網絡中的數據包傳輸時延、丟棄和時序錯亂對智能電網性能的影響，通過調節發電機勵磁可改善電力系統的性能，使系統更加的穩定。

附圖說明

圖1為本發明基于廣域測量系統的電力系統控制的NCS模型。

圖2為本發明理想網絡時延圖。

圖3為本發明實際網絡時延圖。