基于積分二次約束改進算法的時延電網控制策略研究

郭克 肖寧

摘? 要： 電力系統中信號傳輸的時間滯后通常會導致通信時延，影響電網的調控系統控制效率，從而造成電網運行穩定性降低。針對電力系統的通信時延問題，文中提出一種基于積分二次約束改進算法的時延電網控制策略。首先在考慮通信時延的基礎上搭建電網微分方程模型，然后在算法中對電網的輸入與輸出設置約束條件，再結合耗散理論對積分二次約束算法進行改進。在此基礎上設計時延反饋控制器，來提升電力系統穩定性，判定依據的保守性。最后，在電力系統安全分析軟件中對算法進行仿真驗證。仿真結果表明，所提出的基于積分二次約束改進算法的時延電網控制策略能夠有效抑制振蕩，同時減少通信時延對電網運行穩定性的影響。

關鍵詞： 時延電網; 控制策略; 時延反饋控制; 模型搭建; 約束條件設置; 仿真驗證

中圖分類號： TN876?34; TP212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2019）16?0010?05

0? 引? 言

隨著我國電力工業的發展，電力系統的區域電網互聯規模逐漸擴大，因此，需要電網內部各類變量實現全局測量與快速傳輸。而相量測量裝置（Phase Measurement Unit，PMU）與電網廣域測量系統（Wide Area Measurement System，WAMS），能較好地勝任此任務。然而在相量測量裝置工作時，廣域電網數據的測量、傳輸及控制命令的下達等環節通常存在通信時延[1?3]。此時電網廣域測量系統的內部傳輸通道在進行通信傳輸時也會存在通信時延，且傳輸介質與裝置的類型、材質不同也會使時延特性不同[4?6]。相量測量裝置與電網廣域測量系統可實現對通信時延的量化。測量結果表明，通信時延量級通常為毫秒級[7]。現有研究結果表明，即便通信時延較小，也會造成電網控制器性能惡化以至失效。而當通信時延較大時，會導致電網失去穩定而發生嚴重事故，這使電力系統的控制面臨新的挑戰[8?10]。因此，對基于通信時延的電力系統穩定控制研究具有重要意義。

本文提出的積分二次約束改進算法在其基礎上，對包含時延量的狀態變量設立邊界條件進行約束。首先，在考慮遠距離的通信時延的基礎上，結合耗散不等式設計反饋控制器;然后，采用Matlab中的線性矩陣不等式工具箱求解相應參數，提升穩定性判定依據的保守性，保障時延電力系統的穩定運行;最后，搭建時延電力系統仿真模型，驗證該算法在電力系統穩定性控制方面相較于不考慮時延的算法性能更優。

4? 結? 論

通信時延通常會導致電網控制系統性能下降以至失去作用。本文提出的基于積分二次約束改進算法的時延電網控制策略設定通信時延狀態變量約束條件，在考慮廣域系統遠距離通信時延的基礎上結合耗散理論設計了時延反饋控制器，從而實現電力系統的穩定運行。相比于傳統不考慮時延的電力系統靜態穩定器，本文所設計基于積分二次約束改進算法的時延反饋控制器控制性能更優。通過搭建廣域時延電力系統模型進行仿真驗證，仿真結果表明基于積分二次約束算法設計的時延電網控制策略能有效提升電網運行的穩定性。

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