[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

本發明公開了一種柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制方法，屬于多區域電力系統頻率控制領域，根據系統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；根據控制目標和狀態空間方程，采用滑?？刂扑悸?，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；針對柔性負荷響應不確定性問題，設計多區域電力系統柔性負荷的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。本發明所提控制方法能發揮柔性負荷參與系統頻率控制的潛力，提高多區域電力系統頻率穩定的魯棒性。

技術領域

本發明屬于多區域電力系統頻率控制領域，更具體地，涉及一種柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制方法。

背景技術

隨著高比例分布式新能源接入，系統內同步發電機并網容量降低，不僅導致系統調頻備用資源不足，還降低了系統等效慣量，傳統僅依賴同步發電機的頻率控制策略面臨挑戰。此外，為了促進新能源廣域消納，我國已經形成多區域電力系統互聯格局，局部地區擾動將通過聯絡線功率影響互聯區域系統的頻率穩定，進而導致整個系統的頻率波動。因此，挖掘新型調頻備用資源、研究多區域電力系統頻率控制策略具有重要意義。

柔性負荷資源具有響應速度快、聚合可調容量大的優勢，已被廣泛應用于系統調頻。但柔性負荷的響應隨機性強，存在響應偏差，但大部分文獻都忽略了柔性負荷響應偏差對頻率控制效果的影響，導致所設計的控制策略在實際運行中的魯棒性不強。

滑?？刂剖且环N非線性系統控制策略，在滑動面上，系統狀態軌跡具有強魯棒性，常被用于強不確定性非線性系統的漸近穩定控制。文獻《Decentralized Sliding ModeLoad Frequency Control for Multi-Area Power Systems》和《Improved Sliding ModeDesign for Load Frequency Control of Power System Integrated an AdaptiveLearning Strategy》將滑模控制應用于發電機二次調頻，采用一階滑模控制替代傳統PI控制環，以提高控制系統的魯棒性。但一階滑?？刂葡?，狀態軌跡在滑動面附近的頻繁抖振增加了頻率穩定時長和調頻成本，因此有學者提出采用二階滑模控制替代，二階滑?？刂朴懈焖俚臐u近穩定性。文獻《Passivity-Based Design of Sliding Modes for OptimalLoad Frequency Control》將二階滑?？刂婆c最優二次調頻相結合，利用二階滑?？刂剖拱l電機出力盡快達到最優值。但目前尚未有文獻將最優滑模控制應用于柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制中，滑?？刂茖ζヅ湫詳_動的不敏感優勢可提高調頻控制策略應對負荷響應誤差的魯棒性。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制方法，針對柔性負荷響應不確定性對頻率動態過程的影響，并克服局部擾動引發互聯區域電力系統頻率波動的問題，從而提高多區域電力系統中各區域的頻率穩定性。

為實現上述目的，本發明提供了一種柔性負荷參與的多區域電力系統頻率控制方法，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；

(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?？刂撇呗裕谷嵝载摵刹粌H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。

優選地，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；