时滞电力系统的稳定性分析与控制

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近年来,我国电网的发展速度日益加快,其结构也变得日益复杂,电网运行方式的多变对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。在规模不断扩大的广域电力系统中,仅依靠局部的反馈控制器已经不能使电力系统的稳定运行得到满足,信息的远距离传输和控制在相量测量单元和广域量测技术的快速发展下成为可能,为大规模的分布式同步测量和协调控制带来了新的契机。而实际广域电力系统的协调控制在完成远距离信息的采集、传输及处理的过程中会产生明显的时间延迟现象,我们称之为时滞现象。即使微小的时滞也会使原本性能良好的控制器失效,对电力系统的稳定性造成的影响十分严重。因此,研究时滞电力系统的稳定性分析非常有必要,进一步设计性能良好的控制器也有重要的意义。本文主要从以下方面针对此问题进行研究:(1)研究了基于时滞依赖矩阵泛函的变时滞电力系统的稳定性问题。首先,充分考虑时滞变化率对电力系统稳定区域的影响,构造一种新的含时滞依赖矩阵的Lyapunov泛函。然后,在解析过程中采用新的积分不等式对时滞分割后的积分项进行处理,得到保守性较小且计算量较少的稳定性结论。(2)研究了区间变时滞影响下不确定电力系统的改进型稳定判据。首先,构造一种新的乘积型Lyapunov泛函,其中不仅加入了时滞依赖矩阵,还加入了负定项,满足泛函整体依然正定,这放松了对泛函的约束条件,降低了稳定判据的保守性。然后,采用新的积分不等式对时滞分割后的积分项进行处理,得到保守性较小的稳定性判据,扩大了电力系统的稳定运行区域。(3)研究了区间变时滞影响下不确定电力系统的稳定性问题并设计镇定器。首先,构造了一种含多重积分和增广向量的新型Lyapunov-Krasovskii泛函。然后,在单重Wirtinger积分不等式的基础上引入双重Wirtinger不等式对泛函导数进行估计,并采用凸组合方法,得到具有更小保守性的系统鲁棒性稳定判据。此外,设计了带记忆和无记忆反馈控制器,并运用分歩线性化方法,得到了严格满足线性矩阵不等式条件的镇定器。
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