摘要: 负荷频率控制（LFC）又称自动发电控制（AGC），其作用是控制电力系统频率和区域间联络线交换功率按计划值稳定运行。近年来，随着互联电网规模和复杂程度的持续增长，以及电力需求的不断增加，LFC在现代电力系统设计和运行中的作用日益凸显。在互联电... 展开 负荷频率控制（LFC）又称自动发电控制（AGC），其作用是控制电力系统频率和区域间联络线交换功率按计划值稳定运行。近年来，随着互联电网规模和复杂程度的持续增长，以及电力需求的不断增加，LFC在现代电力系统设计和运行中的作用日益凸显。在互联电网中，负荷消耗波动剧烈，可能引起电力系统频率振荡和电压不稳定，并造成电网中相邻区域之间出现联络线潮流。同时，电网的非预期干扰、参数和模型的不确定性对LFC策略设计提出了严峻的挑战。为了提供可靠的电力，减小电网中非预期干扰、参数和模型的不确定性以及负荷变化等对电力系统频率和联络线功率的影响，LFC系统亟需高性能的智能控制技术。已有研究结果表明，采用智能控制方案，有望克服传统LFC方法的不足，并解决传统方法无法解决的问题。因此，本论文针对多区域互联电力系统，提出了一类基于LFC的新型智能控制方案，以镇定系统在非预期干扰、参数和模型不确定性及负荷剧烈波动情况下的频率。此外，本论文还对基于软计算的优化技术在LFC中的应用进行了深入研究。本论文的主要贡献如下： 首先，针对多区域互联电力系统在非预期扰动下的负荷频率控制问题，提出了一种带扩张状态观测器（ESO）的混合模糊逻辑智能比例积分微分（FLiPID）控制器。该控制方案采用ESO估计系统的未知动态不确定性，利用粒子群优化（PSO）技术对控制器的参数进行优化。为了评估所给出的基于PSO优化的FLiPID控制器性能，考虑了两个广泛使用的电网测试系统：两区域水-火电网和四区域火电网。此外，为了验证控制器的鲁棒性，在系统模型中考虑了诸如发电功率约束（GRC）、调速器死区（GDB）和锅炉动力学等物理约束。通过与最近报道的一些方法的比较，评估了基于PSO的FLiPID控制器在解决上述电网测试系统方面的能力和新颖性。研究结果表明，与文献中最近报道的方法相比，该控制方案具有更好的动态性能。最后，为了探讨所提出方法的鲁棒性，将系统参数和电网负荷进行改变并偏离其标称值，对所提出的控制器进行了灵敏度分析。仿真结果表明，所提控制器对系统参数和负荷变化具有较好的鲁棒性。 其次，针对实际多区域互联电力系统的负荷频率控制问题，提出了一种基于混合智能PID的滑模控制器（IPID-SMC）。采用蚁群优化算法（ALO）对所提出的控制器参数进行了优化。为了评估基于ALO优化的IPID-SMC控制器的性能，考虑了三个电网测试系统：四区混合电力系统、两区光热电力系统和两区多源电力系统。在电力系统模型中，考虑了GRC和GDB等非线性作为物理约束，以检验所提出的控制策略解决实际问题的能力。通过与最近报道的几种方法的比较，验证了所提出的基于ALO的IPID-SMC控制器在解决上述系统负荷频率控制问题上的优越性和新颖性。仿真结果表明，与现有的其他控制策略相比，所提出的控制器具有更好的控制性能。此外，为了验证所提控制器的鲁棒性，通过在特定的容许范围内改变电网负荷和系统参数，对所提控制器的鲁棒性进行了灵敏度分析。仿真结果表明，所提控制器对电网负荷和系统参数变化具有较好的鲁棒性。 最后，针对多区域互联电力系统的负荷频率控制问题，提出了一种鲁棒自适应模糊分数阶终端积分滑模控制器（RAFF-NTISMC）。首先，给出了分数阶非线性终端积分滑模控制器。然后，提出了基于无模型方法的自适应模糊分数阶终端积分滑模控制器（RAFF-NTISMC）。以四区互联火电系统为例，分析所提出的RAFF-NTISMC控制器的性能。将该控制器应用于上述四区互联火电系统，验证了该控制器在参数不确定性匹配和失配以及负荷扰动下的性能，如鲁棒性、有限时间收敛性等。与现有方法相比，所提出的RAFF-NTISMC控制器能更有效地解决相关电力系统的LFC问题。时域仿真结果表明，所提出的RAFF-NTISMC控制器给出了更为理想的控制系统性能。此外，还通过在指定的容许范围改变电网负荷和系统参数，对所提出的控制器进行了灵敏度分析。结果表明，提出的RAFF-NTISMC控制器对电网负荷和系统参数变化具有更强的适应性。 收起