[發(fā)明專(zhuān)利]一種多域多源電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率擾動(dòng)觀測(cè)器控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010887195.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112039088B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi)東;阮士濤;黃宇波;張惠炘;張各各;孫敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/24
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種多域多源電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率擾動(dòng)觀測(cè)器控制方法，包括以下步驟：1)獲取多域多源電力系統(tǒng)內(nèi)各子區(qū)域的負(fù)荷擾動(dòng)模型；2)獲取各子區(qū)域的負(fù)荷擾動(dòng)模型的低階標(biāo)稱(chēng)模型，并求取低階標(biāo)稱(chēng)模型參數(shù)；3)基于低階標(biāo)稱(chēng)模型設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀測(cè)器系統(tǒng)的濾波器；4)設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀測(cè)器系統(tǒng)的反饋控制器；5)將濾波器和反饋控制器應(yīng)用到負(fù)荷頻率控制系統(tǒng)，完成多域多源電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率擾動(dòng)觀測(cè)器的控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有無(wú)需額外觀測(cè)信息、負(fù)荷擾動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償一體化、考慮多域多源結(jié)構(gòu)和風(fēng)能滲透影響等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全領(lǐng)域，尤其是涉及一種多域多源電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率擾動(dòng)觀測(cè)器控制方法。

背景技術(shù)

頻率是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)之一，頻率波動(dòng)會(huì)影響供電質(zhì)量以及電器元件的使用壽命，造成電力系統(tǒng)穩(wěn)定性惡化，甚至導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)崩潰。為了保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，需采用負(fù)荷頻率控制，將頻率保持在可接受的范圍內(nèi)，近年來(lái)電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大、區(qū)域之間的互聯(lián)程度不斷提高，這使得電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加，此外，為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)、環(huán)境污染以及全球變暖等問(wèn)題，以風(fēng)能為代表的新能源發(fā)電的并網(wǎng)規(guī)模逐漸增大，這加劇了電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率的波動(dòng)和有功功率的不平衡，對(duì)負(fù)荷頻率控制提出了更高的要求。

實(shí)際電力系統(tǒng)由多個(gè)區(qū)域通過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)互聯(lián)構(gòu)成，而每個(gè)區(qū)域通常由多種資源聯(lián)合參與調(diào)頻，如包括火力和水利發(fā)電以及風(fēng)能等新能源發(fā)電的接入，這使得多域多源電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率控制成為近年的研究熱點(diǎn)。Jay Singh等人在Two degree of freedominternal model control-PID design for LFC of power systems via logarithmicapproximations(ISA Trans.，2008，72，pp.185-196)一文中對(duì)多域多源電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)了比例積分微分負(fù)荷頻率控制器，然而該方法僅考慮了單區(qū)域和兩區(qū)域電力系統(tǒng)且沒(méi)有考慮風(fēng)能等新能源滲透的影響。Bheem Sonker等人在Dual loop IMC structure for loadfrequency control issue of multi-area multi-sources power systems(Int.J.Electr.Power Energy Syst.，2019，112，pp.476-494)一文中針對(duì)多域多源電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)了雙回路負(fù)荷頻率控制器；該方法考慮了風(fēng)能滲透的影響，但是控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且控制器的階次很高，不便于工程實(shí)施。

供發(fā)電不平衡、電力系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和運(yùn)行工作點(diǎn)的改變?cè)斐深l率和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率波動(dòng)加劇，傳統(tǒng)的比例積分微分控制方法難以兼顧控制精度、供電質(zhì)量以及負(fù)荷頻率的穩(wěn)定性。如果能夠估計(jì)和補(bǔ)償負(fù)荷擾動(dòng)和電力系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)，那么控制系統(tǒng)性能將會(huì)顯著提升。Yang Mi等人在The sliding mode load frequency control for hybrid power systembased on disturbance observer(Int.J.Electr.Power Energy Syst.，2016，74，pp.446-452)一文中采用擾動(dòng)觀測(cè)器估計(jì)負(fù)荷擾動(dòng)，并利用所估計(jì)的擾動(dòng)構(gòu)造滑模控制器的控制率，然而該方法僅考慮了單區(qū)域電力系統(tǒng)。Ayyarao S.L.V.Tummala在Observer basedsliding mode frequency control for multi-machine power systems with highrenewable energy(J.Mod.Power Syst.Clean Energy，2018，pp.473-481)一文中對(duì)多域多源電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于擾動(dòng)觀測(cè)器的滑模控制器，并考慮了新能源滲透的影響，以上這些方法所設(shè)計(jì)的擾動(dòng)觀測(cè)器需要獲取電力系統(tǒng)的狀態(tài)信息，這增加了觀測(cè)成本，由于擾動(dòng)觀測(cè)器和滑模控制器都是非線(xiàn)性的，控制系統(tǒng)實(shí)施難度增大，此外，這些擾動(dòng)觀測(cè)器只用于估計(jì)擾動(dòng)，而擾動(dòng)的補(bǔ)償功能只能交由滑模控制器實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多域多源電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率擾動(dòng)觀測(cè)器控制方法。