基于智能云模型的互联系统广域阻尼控制策略研究

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随着电力系统互联规模的扩大,区间低频振荡已然成为限制联络线功率传输能力、影响系统稳定运行的重要问题。将广域测量系统中实测的广域信号反馈至阻尼控制器中,进而通过励磁控制方式施加给发电机,可提高互联系统的阻尼,有效平抑区间低频振荡。传统广域阻尼控制器(即广域电力系统稳定器)基于系统详细模型进行离线设计,该方法在大型互联电力系统中适用性不强,且控制器参数固定,当系统运行状态改变时,阻尼效果可能变差,甚至超出既定的控制范围导致控制器失效。为了解决这一问题,针对区间低频振荡中存在的强不确定性,本文将云模型理论与常规互联系统的广域阻尼控制问题相结合,提出一种基于智能云模型的广域阻尼控制器设计新方法,可有效弥补模糊控制理论在处理此类不确定性问题时的局限性,进而实现在数据驱动方式下对大电网广域阻尼控制策略的研究。本文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,建立平衡点处的线性微分方程组,研究互联系统的小干扰稳定性。通过小干扰稳定性分析,获取低频振荡模式信息,并针对互联系统中阻尼不足的区间振荡模式,制定广域阻尼控制策略。广域控制回路的选取是控制器设计的基础,会直接影响到控制策略的阻尼效果,本文基于模式的能观性和能控性,采用几何测度指标,构建组合信号输入的广域控制回路,将对该模式具有强能观性的广域信号和本地信号,共同反馈至强可控机组的阻尼控制器中。然后,通过对云模型理论的系统研究,揭示其在处理不确定性问题方面的优越性,基于广域阻尼控制系统的结构,从云控制规则、云控制器参数和因子整定三个方面,提出了基于智能云模型的广域阻尼控制器设计的具体方法,能够根据系统的实时运行数据灵活输出控制信号,进而完成广域阻尼控制策略的制定。最后,在Matlab/Simulink中搭建IEEE4机2区和IEEE10机39节点测试系统的仿真模型,采用本文方法,对系统中唯一的负阻尼区间振荡模式,分别选取广域控制回路并设计广域阻尼控制器,设置不同的扰动形式,验证控制策略的有效性和可行性。仿真结果表明,基于兼具模糊性与随机性的云模型智能算法设计的广域阻尼控制策略,能够实现智能灵活控制,鲁棒性好,阻尼性能得到进一步提升,且设计无需实际系统模型,故可用于大型互联系统中。
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