[01699079]一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法

本发明涉及电力系统频率控制器设计技术领域,尤其是涉及一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法。在电力系统稳定运行中,频率是最重要的参数之一,频率的稳定是电力系统安全稳定运行的重要因素,它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。当负荷快速变化时,发电机来不及应对会产生频率波动,特别当负荷变化较大时,频率偏差可能会超过允许的范围。频率波动实质是负荷功率和发电机输出有功功率之间的不平衡,因此需要通过三次调整控制,即电力系统负荷频率控制（LFC）使得频率保持在电力工业允许的范围内。 在负荷频率控制问题方面,国内外学者进行了大量的研究工作,传统的LFC方法主要利用向现代控制论中的PI控制方法来实现,但是随着电力系统的发展,传统的PI控制方法的结构日趋复杂,并且系统中的负荷也呈现多样化的特点,因此电力系统中包含大量的非线性和不确定环节,使得传统PI控制调节效果变差,很难实现预期的控制目标。为此学者们不断改进PI负荷频率控制策略,并将模糊控制,神经网络,预测控制和自适应控制等先进的控制理论应用到电力系统的负荷频率控制设计中,这些方法一定程度上解决了系统不确定的影响,但是也存在控制复杂,鲁棒性差等不足之处。 滑模控制作为典型的非线性控制,具有响应速度快,对系统参数不确定和外部干扰呈现不变性的优点,并且算法简单,易于工程实现,所以不少学者将滑模控制应用到电力系统负荷频率控制设计中。高为炳对阶跃负荷变化情况下的电力系统设计了常规的滑模负荷频率控制器,仿真显示了该控制器比PI控制器有更好的鲁棒性。孟祥萍提出一种基于Ackermann公式的分散滑模负荷频率控制,将互联电力系统的功率作为不确定干扰来设计滑模负荷频率控制器。但是以上两种控制方法的前提是假设不确定干扰的界必须是已知的,即利用不确定干扰的界来设计滑模负荷频率控制器,具有较大的保守型,会产生较大的抖振。Kondo.H将干扰观测器应用到电力系统滑模负荷频率控制设计中,仿真结果显示利用干扰观测器估计的负荷值来设计滑模控制器,不仅削弱了抖振的影响还减少了系统的频率偏移。但是该控制方法要求所研究电力系统中的负荷扰动是匹配的,并且没有考虑由于电力系统工作点的变化而产生的参数不确定项的影响,对于发电机受限（GRC）时控制器的仿真效果也没有进行研究。 为了解决上述的问题,本发明为了克服了现有技术中存在的缺陷而提供了一种含多负荷扰动的电力系统的频率控制器设计方法,本发明的目的通过以下技术方案来实现,其中包括： （1）建立电力系统状态模型方程; （2）对电力系统状态模型方程做增广变形; （3）基于电力系统的增广变形方程,设计干扰观测器; （4）基于设计的干扰观测器,首先通过极点配置方式选择切换增益矩阵,采用切换函数,再基于指数趋近律控制器。与现有技术相比,本发明针对包含不同负荷扰动的电力系统,设计干扰观测器来估计电力系统中负荷扰动值,并基于估计值设计滑模负荷频率控制器,克服了常规滑模负荷频率控制器设计中需要已知不确定干扰界的保守性,且不必满足匹配条件,同时切换增益比常规滑模控制器的切换增益要小,从而有效地降低了系统的抖振,保证系统趋于稳定,提高了系统的鲁棒性。