時滯分布依賴的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法，具體設及一種時滯分布依賴的網(wǎng)絡 化電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法。
【背景技術】
[0002] 負荷頻率控制化oad Frequen巧Control ,LFC)是一種重要的保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定 運行的控制手段。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)負荷頻率控制策略中，各個節(jié)點之間的通信連接方式 通常是點對點的專線通信方式，測量與控制信號在專線中傳輸，其中存在極小的延時，我們 通常在設計LFC控制策略時將其忽略。隨著技術的發(fā)展，在解除管制的市場化電力系統(tǒng)負荷 頻率控制策略中，基于傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議(TCP/IP)的電力通信網(wǎng)絡得到越來 越廣泛的應用，相較于傳統(tǒng)的專線通信方式，采用基于TCP/IP協(xié)議的電力通信網(wǎng)絡的通信 策略可W大大降低通信網(wǎng)絡構建成本，且具有更加靈活的優(yōu)勢。然而，隨著基于TCP/IP協(xié)議 的電力通信網(wǎng)絡的廣泛使用，如果不能很好地處理其中存在的不可忽視的時變網(wǎng)絡誘導延 時，電力系統(tǒng)的控制性能將大幅下降，甚至造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定，運為電力系統(tǒng)負荷頻率 控制策略的分析綜合與設計帶來了新的挑戰(zhàn)。
[0003] 在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡控制模型中，一般假設時變通信延時是均勻分布的。在實際網(wǎng)絡通 信中，時變網(wǎng)絡延時通常在一定的時間間隔內(nèi)非均勻分布。基于傳統(tǒng)假設獲得的高保守性 的結果越來越無法保證網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。如何處理網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)中時 變網(wǎng)絡延時的非均勻分布問題也是廣大研究者致力于解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種時滯分布依賴的網(wǎng)絡化電力系 統(tǒng)負荷頻率控制方法，針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)負荷頻率控制中僅考慮常延時或均勻分布 時變延時的問題，充分考慮時變通信時滯的非均勻概率分布特性，建立一種網(wǎng)絡化隨機時 滯概率分布LF對莫型;構造一種新穎的李雅普諾夫函數(shù)，利用凸組合方法來獲得系統(tǒng)時滯分 布依賴穩(wěn)定分析與控制綜合相關結論，相較于傳統(tǒng)結論具有更低的保守性，并且在計算過 程中避免引入多余的自由權矩陣，從而使得運算時間大大減少，提高了控制與運算效率。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明的技術方案為：
[0006] -種時滯分布依賴的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法，包括如下具體步驟：
[0007] 1.建立考慮時滯概率分布的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)隨機時滯LFC動態(tài)模型：
[000引（1)建立考慮通信時滯的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)LFC動態(tài)模型： .專(0二+度化貨牛龍妨
[0009] I WJ) = CMO
[0010] 其中，x(t)是系統(tǒng)的狀態(tài)向量，刊/)是x(t)對時間t的導數(shù)，11(1:)=的[1：-1：(1：)]是 系統(tǒng)的控制輸入，K是系統(tǒng)的控制器增益矩陣，T(t)是電力通信網(wǎng)絡中的時變通信延時，CO (t)是能量有界的擾動信號，y(t)是系統(tǒng)的控制輸出，A，B，F(xiàn)，C是具有適當維數(shù)的常系數(shù)矩 陣。
[0011] (2)建立基于雌?八?協(xié)議的電力通信網(wǎng)絡中網(wǎng)絡誘導延時的時滯概率分布模型：
[0012] 在基于TCP/IP協(xié)議的電力通信網(wǎng)絡中，通信延時按照一定的概率在一定的時間間 隔內(nèi)非均勻的分布。設時變網(wǎng)絡誘導延時T(t)符合如下概率分布：
[001 ；3] Prob[ T (t) E [ Tl , T2 ) ] = S , Prob[ T (t) E [ T2 , T3) ] = I-S。
[0014] 其中，Tl, T2，T3分別是T(t)的延時下界、時延分布臨界值、延時上界。
[0015] 定義兩個連續(xù)時間區(qū)間：Ql={t:T(t)e[Tl,T：2)}，Q2={t:T(t)e[T2,T3)}，
[0016] 定義隨機變量:《(。=]尸€云1， Pr()'，;^?、(?）二l|二E|(HO}:二(、'
[0017] 貝 Ij^ <?、 。 Pr()W(〇 = (); = l-E{d{/)}:=l-《
[0018] 定義：^ '/、I-, 、、I /
[0019] 其中，0含S^，E{S(t)}是S(t)的數(shù)學期望。
[0020] (3)建立時滯概率分布依賴網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)LFC動態(tài)模型：
[0021 ] f對''）二 Ar(0 +巧0公欠 C詩《一r,(〇] + [l-巧0]公於Cv|> -r，(〇] + FcXO Iw) =僅W
[0022] 結合(1)、（2)，得到如上考慮時滯概率分布的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)LFC動態(tài)模型。
[0023] 2.系統(tǒng)時滯分布依賴穩(wěn)定性分析與控制器綜合相關結論
[0024] (1)給出了系統(tǒng)的Hoo性能條件
[00劇給定正常數(shù)11，12，13,4,5，對于給定的擾動抑制水平丫>0及控制增益矩陣1(，如果 存在適當維數(shù)的對稱矩陣？>0，化>0(1 = 0，1，...，4)瓜>0及>()(/ = K2)，使得線 -廣 來 來- 1 11 性矩陣不等式r;i* <0成立， 0
[0026]其中；
[002引 an = PA+ATp+Qo-Ro+cTc，日21 = Ro，日31 = ScTkTrTp，日51 = (I-S) cTfeTp，日71=pTp，
[0029] 曰22 = -Qo+Q廣Ro-Ri，日32 = R廣Ui，日42 = Ui，日33 = -(I-Ji) (Q廣化）-2Ri+化+UiT,日43 = R廣 Ui,
[0030] a44 = -Q2+Q3_R廣R2 ,a日4 = R廣化，日64二化，a日日=-(I-Ji) (Q3-Q4)-2R2+化+化T,a(5日=Rg-化，
[0031] a冊=-尺廣化，日77 = -丫
[0032] r 11 = C〇1{tiR〇Wi-1，(T2-Ti)化 Wl-I，(T3-T2)R2W^i} (1 = 2,3)
[0033] r22 = -diag{Ro，Ri，lM
[003引 Wi=[A，0，SWC，0，（1-S)WC，0，F(xiàn)]，W2=[0,0，BKC，0，-BKC，0,0]
[0036] 則上述考慮時滯概率分布的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且具有Hoc范數(shù)界丫。
[0037] (2)確定控制器增益矩陣K
[003引給定正常數(shù)11，12，13,4,5,6一0及擾動抑制水平丫>0，如果存在適當維數(shù)的對稱 「襄 * 矩陣；^>化資>0(《?二0，U，4)、馬' S >0(/二U).適當維數(shù)的滿秩矩陣M及任意矩 y -i pf 來 杏 舉 丫 一復:/ 卒1 ~ 陣N使得線性矩陣不等式AfC-CZ -J <0及資「;： * : <0成立 f 0 r * L。！ 0 0 -/」
[0039]其中；
[0041 ]資。。AT +沿r +疫-馬，竊21二馬，藏二旅-八-公'-，礙=々-巧護於及了，％二滬，
[0042] 餐2 =_貧-K)1-局一々成=々=咕如二一(1-片始一島）一2々-山,+巧'：如
[0043] 544 =―島4? -々-反-武4 =盡一(與，命4 =i -八K貧-貧)-2化+ 6; +氏/:布,=馬一1馬，
[0044] 起=_餐-貧，私三-巧
[0045] f；二w/{r,車;-,,h-r,)審;奪;_,}"二2，；3)
[0050]則上述考慮時滯概率分布的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且具有Hoc范數(shù)界丫。求解此 矩陣不等式條件可得控制器增益矩陣K = NTi。
[0051 ] (3)建立輸出反饋控制器u(t)=KCx[t-T(t)]。
[0052] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著技術進 步：
[0053] 本發(fā)明建立了考慮時滯概率分布的網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)隨機時滯負荷頻率控制動態(tài) 模型，該模型充分考慮了基于TCP/IP協(xié)議的電力通信網(wǎng)絡中的時變通信延時的非均勻概率 分布特性;在進行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與綜合的過程中構造一種新穎的李雅普諾夫函數(shù)，利用 凸組合方法來獲得系統(tǒng)時滯概率分布依賴穩(wěn)定分析與控制綜合相關結論，在計算過程中避 免了引入多余的自由權矩陣。相較于傳統(tǒng)LF對莫型與控制策略，本發(fā)明的結論具有更低的保 守性，使得網(wǎng)絡化電力系統(tǒng)負荷頻率控制的控制效率得到了