摘要: 电力系统的负荷频率控制方案早已被广泛普及，然而由于各种干扰因素的影响，系统的稳定性往往难以准确保证。当故障、负荷变动、参数不确定性等因素施加于电力系统时，急需要有效的控制方案来维持系统的正常运行。本文基于鲁棒控制理论，结合李雅普诺... 展开 电力系统的负荷频率控制方案早已被广泛普及，然而由于各种干扰因素的影响，系统的稳定性往往难以准确保证。当故障、负荷变动、参数不确定性等因素施加于电力系统时，急需要有效的控制方案来维持系统的正常运行。本文基于鲁棒控制理论，结合李雅普诺夫方法、线性矩阵不等式技术、规定性能函数分别开展了针对单区域及多区域电力系统的负荷频率容错控制方法研究。主要研究内容如下： (1)研究了基于故障分布的单区域电力系统的负荷频率控制问题。首先，根据故障的分布特性，提出了一种新颖的随机故障模型。其次，通过构造Lyapunov函数得到了保证电力系统稳定性的充分条件。最后，由于耦合项的存在，无法使用常规的变量替换方法，通过将耦合项处理问题转化为W问题，并提出了一类故障分布依赖的负荷频率容错控制器设计方法。通过Matlab仿真实验，得到了失效故障的两种不同概率情况下的整体分布和变化趋势图，以及这两种概率规律下的系统状态轨迹，由各状态分量最终趋于0说明了所设计的容错控制器能使得系统保持稳定。 (2)研究了具有执行器故障的多区域互联电力系统的负荷频率非脆弱H∞容错控制问题。考虑了区域间联络线交换功率，并结合多时滞与执行器故障等问题重新建立了多区域互联电力系统的随机故障模型。考虑控制器增益的加性摄动和乘性摄动，分别设计了相应的负荷频率非脆弱容错控制器。取三区域电力系统为仿真对象，得到了两种摄动下的各区域的失效故障概率分布图以及系统各区域中各状态分量的轨迹，说明了所设计非脆弱容错控制器的有效性以及基于加性摄动所设计控制器的优点。通过对比方案的比较，进一步说明了所设计控制器的意义。 (3)研究了故障多区域互联电力系统的规定性能负荷频率容错控制问题。给出关于负荷频率控制的规定性能约束条件，依据泰勒展开将约束条件融入负荷频率容错控制的设计过程中。引入辅助矩阵变量替换得到约束下负荷频率容错控制器设计的充分条件，使得闭环系统在故障情况下稳定运行的同时能满足规定的性能约束。在Matlab仿真中，频率偏差满足各区域不同性能约束条件，并且各区域的状态响应最终都趋于0，由此我们可知所设计的控制器在满足规定性能约束的同时使系统保持稳定。 收起