[發明專利]一種多域多源電力系統負荷頻率擾動觀測器控制方法

有效

• 申請號: 202010887195.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112039088B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 張衛東;阮士濤;黃宇波;張惠炘;張各各;孫敏
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種多域多源電力系統負荷頻率擾動觀測器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取多域多源電力系統內各子區域的負荷擾動模型，多域多源電力系統包括三個子區域，每個子區域均由火力發電子系統和水力發電子系統并聯構成，則第i個子區域的負荷擾動模型傳遞函數G_i(s)的表達式為：

其中，G_pi(s)為發電機及負載傳遞函數，G_gi(s)和G_ti(s)分別為火力發電子系統的調速器和再熱式汽輪機的傳遞函數，G_Hgi(s)、G_Hri(s)和G_Hwi(s)分別為水力發電子系統的調速器、暫態下垂補償器和水輪機的傳遞函數，s為拉普拉斯算子，R_i為永態下垂特性系數；

在負荷擾動模型傳遞函數G_i(s)中，

發電機及負載傳遞函數G_pi(s)的表達式為：

火力發電子系統的調速器的傳遞函數G_gi(s)的表達式為：

火力發電子系統的再熱式汽輪機的傳遞函數G_ti(s)的表達式為：

水力發電子系統的調速器的傳遞函數G_Hgi(s)的表達式為：

水力發電子系統的暫態下垂補償器的傳遞函數G_Hri(s)的表達式為：

水力發電子系統的水輪機的傳遞函數G_Hwi(s)的表達式為：

其中，K_pi和T_pi分別為電力系統增益和時間常數，T_gi為火力調節時間常數，K_ri、T_ri和T_ti分別為再熱器增益、再熱時間常數和汽輪機時間常數，T_Hgi為水輪機調速器時間常數，T_Hri和T_Hi為水輪機補償器參數，T_wi為水輪機水流慣性時間常數；

2)獲取各子區域的負荷擾動模型的低階標稱模型，并求取低階標稱模型參數，采用模型降階方法得到區域i的負荷擾動模型G_i(s)的低階標稱模型，所述的低階標稱模型的具體結構為：

其中，a_ij，j＝1,2,3和b_ij，j＝0,1,2分別為低階標稱模型的分母和分子多項式系數，且滿足條件a_ij＞0，j＝1,2,3，使低階標稱模型穩定；

求取低階標稱模型參數具體包括以下步驟：

21)將代入低階標稱模型G_mi(s)的表達式中，則有：

其中，為虛數單位，ω_ik為第k個建模頻率點，N_i為頻率點總個數；

22)定義子區域i的模型降階誤差函數所述的模型降階誤差函數的表達式為：

將求取最優降階模型問題等價于求解偏微分方程組，則有：

其中，為的共軛轉置；

23)求解步驟22)中的偏微分方程組得：

Ω_ik＝[Im(G_ik),b₀-Re(G_ik),-b₀Im(G_ik),b₀Re(G_ik)-|G_ik|²,b₀Im(G_ik)]^T,k＝1,2,...,N_i

其中，上標+和T分別表示矩陣的偽逆和轉置，為第N_i個建模子矩陣，為第N_i個建模子向量，Re(G_ik)和Im(G_ik)分別表示的實部和虛部，|G_ik|²為幅值的平方，為頻率點上界，取為G_i(s)的帶寬；

3)基于低階標稱模型設計擾動觀測器系統的濾波器；

4)設計擾動觀測器系統的反饋控制器；

5)將濾波器和反饋控制器應用到負荷頻率控制系統，完成多域多源電力系統負荷頻率擾動觀測器的控制。