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1、多机电力系统汽门开度非线性鲁棒控制1绪论1.1电力系统稳定性概述由于现代电力系统的规模日益加大,复杂程度也日益加深,这些原因使现代电力系统常常会出现一些情况:比如,为了满足电力的需求,一些发电厂需要将大量的电能通过长距离的传输发送到中心系统,在传输的过程中,往往会伴有能量的损耗,并且输送的容量达到限值后,电力系统承受干扰的能力随之下降,系统中一点点的波动就会引起系统参数剧烈变化,电力系统的稳定状态就会破坏;又如,电力系统的继电保护装置都是灵敏的,当系统元件遭到破坏或发生故障时,保护装置的切除动作会使系统遭受比较大的扰动,从而影响系统的暂
2、态稳定性;此外,运行人员的误操作亦会破坏系统的稳定运行状态[1]。一旦电力系统稳定性遭到破坏,那么就会造成大量用户的用电中断,经济财产重大损失,系统崩溃等等极其严重的后果[2]。因此,要想使电力系统安全可靠的运行,稳定性必须作为电力系统的第一要务,尤其是暂态稳定性对于电力系统的运行有着非常重要的意义[1]。电力系统稳定性定义就是电力系统在稳定运行的过程中突然遭到外界扰动后,此系统重新恢复到运行平衡状态的能力[1]。根据性质的不同,电力系统稳定性可分为功角、电压和频率稳定三类。实际的电力系统外界干扰因素很强,系统如果对外界干扰因素没有抵抗
3、能力,那么发电机就不会并列运行,系统失去同步以至崩溃[2]。所谓功角稳定就是指发电机在电力系统互联时,一旦系统遇到外界因素的干扰,互联系统中的发电机抵抗干扰保持同步运行的能力[1]。电压稳定是指在系统在初始运行状态时,并且要求这个状态是给定的,当电力系统遭受扰动以后,系统中所有母线电压能否维持电压稳定,这种能力依赖于负荷所需求的和系统能给负荷提供多少之间的一种平衡状态[3]。频率稳定是指在系统出现严重的扰动的时候,系统的发电容量和负荷之间所需要的就会出现不平衡的现象,当出现这种情况的时候,电力系统依然能够保持稳定频率的能力[3-6]。在
4、分析功角稳定时,还可进一步分为以下三类:静态稳定、暂态稳定和动态稳定[7]。电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性的失步,自动恢复到起始运行状态的能力[7]。电力系统暂态稳定指的是电力系统受到大干扰后,各发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力[7]。电力系统动态稳定是指系统受到小的或大的干扰后,在自动调节和控制装置的作用下,保持长过程的运行稳定性的能力[3]。现代电力的需求日益加剧,要求输电线路的输送能力尤为苛刻,而输送能力又受到这三种稳定能力的限制,因此要维持系统的稳定能力是十分重要的。以上介绍
5、的三种稳定是维持电力系统稳定的重要判据,需要同时满足。.........1.2电力系统主要控制内容1.2.1电力系统控制对象由于以下部件对电力系统的稳定性起着至关重要的作用,所以电力系统的控制对象以以下部件为主:(1)发电机励磁控制:励磁控制作为电力系统主要的控制对象它的控制主要是系统能够稳定运行,功角以及机端电压的稳定会使励磁系统的调节达到很好的发挥,如果只有一方得到稳定,系统的动态特性就会下降[3]。实际中大多数非线性励磁控制器将发电机的功角稳定作为提高电力系统的稳定性目标来实现的。(2)原动机汽门/水门控制:原动机水/汽门开度的控
6、制过程是:通过调节汽门开度的大小,从而改变原动机的输出功率,使原动机与发电机之间的力矩达到平衡,从而维持发电机转速(或频率)在一定的范围内[4]。(3)FACTS控制:柔性交流输电系统FACTS(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems),此系统主要作用是将电子电力的最新发展成果运用到交流电系统中,并且结合现代控制技术实现对交流电系统及网络结构的时时控制,以达到合理分配输送功率、降低成本、提高系统的暂态稳定性和可靠性的效果[6]。只有这样的控制器才能提高电网的功率传输效率,从而优化并控制
7、系统潮流。FACTS设备包括静止无功补偿器(SVC)、可控硅控制的串联补偿器(TCSC)等。(4)负荷频率控制:电力系统的负荷变化在很大程度上会影响功率的传输质量和效率,并且它的变化具有不可控性,因此依靠系统频率的变化对发电机的负荷进行控制是十分有必要的。.......2参数不确定多机电力系统汽门开度分散鲁棒控制2.1引言由于现代电力系统的不断扩大,电网结构的日益复杂,稳定性就成为现代电力系统的重要话题,汽门控制作为电力系统稳定性控制的一种十分有效的方法,它能够抑制系统的低频振荡,也能够改善系统的动态品质,因此研究多机电力系统汽门开度控
8、制的稳定性问题是十分必要的。电力系统的复杂性决定了电力系统是一个非线性系统,但是传统线性化方法无法保证系统的非线性特性,因而所设计的控制器没有很强的说服力。近年来,Backstepping控制方法的发展,解
