基于受控微分-代数系统灵敏度分析的紧急控制.pdf

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1、第27卷第17期VOl.27NO.172003年9月10日Sept.10200319基于受控微分!代数系统灵敏度分析的紧急控制常乃超1!陈得治1!于文斌1!郭志忠1!2C1.哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001s2.北京许继电气有限公司北京市100085>摘要"基于时域仿真得到的系统受扰轨迹给出了暂稳紧急控制的非线性规划模型9该模型采用一种启发式的功角积分型指标构成稳定约束o通过引入受控非线性微分代数系统灵敏度分析求出所定义的功角积分型指标对控制变量的梯度后9给出了所建立的暂稳紧急控制非线性规划模型的2种求解方法近似规划算法和拟贪婪算法o所提出的暂稳紧急控制模型与时域

2、仿真具有同等的模型适应性o对多机系统切机切负荷暂稳紧急控制的数值仿真表明9该方法是有效的o关键词"紧急控制9受控非线性微分代数系统9灵敏度分析9电力系统中图分类号"TM7120引言s.t.X=FCXYU>C2>电力系统暂态稳定研究方法主要有时域仿真法0=GCXYU>C3>及各种基于能量的直接法两种1!4]通常认为时域JSCU>仿真法不能提供系统稳定性强弱的量化指标而直Umin式中!=!!!]T为单位控制量C切机/切负接法能提供系统稳定性强弱的量化指标C能量型的12N稳定裕度>然而除EEACC扩展等面积准则>外现荷>的控制代价sU为控制向量sX为状态向量s

3、Y为有的大部分直接法都不同程度地存在对系统数学模代数向量sJS为一种启发式功角积分型指标型复杂程度的鲁棒性问题及某些假设和近似2!4]式C2>式C3>为描述电力系统暂态过程的微时域仿真最大优点是几乎不受系统数学模型复分-代数方程组CDAE>式C4>为暂态稳定约束为1-156]t杂性的影响如文献5]所述详细模型下电力1f求解方便取JCU>=C"Ct>-Sin1-1Zt系统稳定分析及控制不可避免地要基于时域仿真得i=1022Ct到的系统受扰轨迹本文基于时域仿真得到的系统"inC0>>dt第1号机为参考机JS仍有待进一步改进由于暂态稳定和暂态失稳情况受扰轨迹给出了暂稳紧

4、急控制的非线性规划模型下J相差悬殊M可以在很宽的范围内选择选择该模型采用一种启发式的功角积分型指标构成稳定S2Ct约束虽然该指标不是严格意义上的系统功角稳定M="f-t0>只是经验性的式C5>为控制量取值性量化指标但该指标物理意义明显能够显式表达约束从而便于灵敏度分析避免了采用数值摄动法求取2求解方法灵敏度通过引入受控非线性微分-代数系统灵敏度分析6!8]给出了功角积分型指标对控制变量的梯求解式C1>!式C5>所示非线性规划模型的方法度的求解方法从一个多机系统的数值仿真结果可有近似规划算法和拟贪婪算法两种9]以看到结合了受控非线性微分-代数系统灵敏度2.1近似规划算法C0>C0>分析

5、的时域仿真能够给出控制变量对系统稳定性影a.置a=0控制向量初值U=0计算JS=C0>C0>响的丰富信息且不受系统数学模型复杂程度的限JSCU>若JSmin!#UC6>Ca>TCa>对一个1机系统本文中暂稳紧急控制归结为s.t.JCVCa>JS>#USU如下非线性规划模型Ca>Ca>Uminmin!TUC1>Ca>E#UE<"C9>式中"为步长限制收稿日期2002-12-069修回日期2003-

6、01-09oCa>得到#U后将控制向量修正为202003927(17)(a1)(a)(a)U=U#U(10)算法不存在收敛性问题9但当离散化步长较小时9拟(a)T(a)(a+1)贪婪算法需要较大计算量才能找到使系统稳定的控计算目标函数值=!U9=T(a+1)(a+1)(a)制向量解O为减少计算量9可适当加大离散化步长9!U9若l-l小于事先给定的精度要(a+1)但离散化步长的增加将导致求解精度下降9故离散求且J9则停止计算3否则转cOS

7、硬件水平等确定O2.2拟贪婪算法显然9不论是近似规划法还是拟贪婪算法9求解定义的控制性价比系数为C的关键均是求功角积分指标JS对控制变量U的梯JS(U+bi#i)-JS(U)1aJS度VUJS9下面引入受控非线性微分代数系统的灵i=lim=#i0!i#i!iai敏度分析9给出了V的求解方法OUJS(11)3受控非线性微分!代数系统灵敏度分析式中Cb为与U同维的列向量9其第i个元为19其i余各元均为03i为第i个控制点处的控制性价比9考察一般情况下受控非线性