[發明專利]一種柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制方法

有效

• 申請號: 202010534591.6
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111740407B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 徐業琰;姚良忠;廖思陽;李亞平;黃鳴宇;楊勝春;耿建;王珂;尹亮;劉海濤
• 申請（專利權）人: 武漢大學;國網寧夏電力有限公司電力科學研究院;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇

1.一種柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制方法，其特征在于，包括：

(1)根據頻率穩定控制目標構造系統狀態變量，并建立多區域系統狀態空間方程；

其中，步驟(1)包括：

(1.1)根據頻率穩定控制目標構造系統狀態變量向量X_i(t)，以降低系統動態方程的階數，其中，區域系統控制目標的數學含義等價為使各區域的系統狀態變量X_i(t)變為0并維持在0；

其中，步驟(1.1)包括：

區域系統頻率控制目標為使區域系統頻率恢復至額定值，并使區域內發電機出力能實時跟隨區域負荷功率、區域實時擾動和聯絡線功率變化，實現系統功率實時平衡，根據控制目標構造各區域系統狀態變量如下：

X_i(t)＝[Δf_i(t) Δη_i(t) Δξ_i(t) Δζ_i(t)]^T

Δf_i(t)＝f_i(t)-f_s

其中，Δf_i(t)、Δη_i(t)、Δξ_i(t)和Δζ_i(t)代表區域i的狀態變量；f_i(t)、和分別代表t時刻區域系統i的頻率、區域擾動、區域柔性負荷響應功率和聯絡線有功功率改變量；f_s代表區域系統i的頻率額定值；將區域系統i等效為單機系統，和分別代表區域i內發電機的機械功率改變量、調速器輸出功率改變量和輸出調整信號；

(1.2)根據步驟(1.1)構造的狀態變量，結合系統頻率動態模型，構建多區域系統狀態空間方程；

(2)根據所述控制目標和所述狀態空間方程，采用滑模控制思路，設計各區域系統的滑動面代數函數，以減少柔性負荷響應偏差對頻率穩定控制的影響；

(3)設計多區域電力系統柔性負荷分布式二階滑模控制策略，使柔性負荷不僅能為本地擾動提供頻率穩定支撐，還能避免鄰域擾動對本地系統運行狀態的影響。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1.2)包括：

所述多區域系統狀態空間方程為：其中，代表步驟1.1所述狀態變量關于時間t的導數；和分別代表t時刻區域i的柔性負荷分布式控制信號和由柔性負荷不確定性產生的響應偏差；和代表t時刻區域i的柔性負荷響應功率和系統擾動變化率；N代表多區域系統中包含的區域系統數量；A_i、B_i、C_i和D_ij代表系數矩陣，分別如下：

其中，D_i、M_i分別代表區域i的系統等效阻尼系數和慣性系數；代表區域i柔性負荷的時間常數；和R_i代表區域i的發電機原動機、調速器時間常數和發電機下垂系數；β_i和K_i代表發電機的二次調頻相關系數，并滿足T_ij代表互聯區域i和區域j的同步轉矩系數。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括：

基于狀態變量Δf_i(t)和Δζ_i(t)，構造各區域系統的代數函數作為滑動面s_i(t)為：s_i(t)＝α_iΔf_i(t)+Δζ_i(t)，其中，α_i代表區域i的滑模系數，滿足α_i＞0。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括：

基于Super-Twisting算法設計各區域電力系統柔性負荷的分布式二階滑模控制策略，減少柔性負荷響應偏差對頻率穩定控制的影響，并使柔性負荷不僅能為本地擾動提供頻率穩定支撐，還能避免鄰域擾動對本地系統運行狀態的影響，其中，所設計的柔性負荷分布式控制律為υ_i代表基于Super-Twisting算法的區域i柔性負荷的切換策略，根據滑動面代數函數的正負取值而切換，系數k_1i和k_2i為大于0的常數。