时变时滞条件下的复杂电力系统小干扰时滞鲁棒稳定研究

传统小干扰稳定分析方法假设研究对象为确定性模型且忽略了广域信号传输时滞，难以全面揭示小干扰稳定机理，不能解释实际电力系统存在状态矩阵特征值全为负却小干扰失稳现象。本项目拟综合考虑时变时滞和不确定性的影响，对多机电力系统小干扰稳定问题进行深入研究，从广域稳定控制需要出发建立发电机、励磁系统、调速器、PSS等元件的时变时滞模型；提出采用多机电力系统小干扰时滞鲁棒稳定模型取代现有的小干扰线性控制系统模型，采用自由权矩阵方法推导具有更低保守性的时滞相关小干扰稳定判据，拓展现有的小干扰稳定特征值判据；提出采用时滞状态反馈控制器提高电力系统小干扰稳定性，给出工程上可行的基于LMI的小干扰时滞鲁棒控制器设计方法，克服Pade近似方法和Smith预测补偿方法难以处理时变时滞和不确定性的不足；提出提高电力系统小干扰时滞鲁棒稳定性的措施，上述研究成果能为广域测量环境下电力系统安全调度和稳定运行提供理论依据。

广域测量系统的应用为电力系统小干扰稳定控制带来了新的手段。传统小干扰稳定分析方法假设研究对象为确定性模型且忽略了广域信号传输时滞，难以全面揭示小干扰稳定机理，不能解释实际电力系统存在状态矩阵特征值全为负却小干扰失稳现象。本项目通过深入研究综合考虑时变时滞和不确定性的电力系统小干扰稳定与镇定问题，建立了多机电力系统小干扰时滞鲁棒稳定模型，取代现有的小干扰线性控制系统模型，为广域测量系统环境下小干扰稳定性分析奠定了基础；提出了基于LMI的电力系统小干扰时滞鲁棒稳定判据，拓展了现有的小干扰稳定特征值判据，发展了传统的基于特征值分析方法的电力系统小干扰稳定理论；提出了一种新的时滞稳定裕度指标，该指标建立了信号传输时滞、时滞稳定裕度、阻尼性能之间的数量关系，为在预定的信号传输时延和给定的阻尼性能条件设计阻尼控制器提供了理论依据，有助于处理弱阻尼低频振荡问题；构建了含SVC辅助阻尼控制的时滞电力系统模型，为广域测量环境下的SVC辅助阻尼控制器的输入信号选择、参数设计等提供理论指导；提出通过合理权衡时滞稳定裕度和阻尼性能来提高电力系统时滞容忍度，从而提高多机电力系统小干扰时滞稳定性；研究和开发了基于Matlab平台的电力系统小干扰时滞稳定分析软件系统，为电力系统小干扰时滞稳定性分析和阻尼控制器设计提供计算平台。本项目在电力系统小干扰时滞稳定模型、稳定判据及镇定控制方法的创新性研究成果，丰富和发展了电力系统小干扰稳定理论，具有重要的理论意义和应用价值，能为电力系统安全调度和稳定运行提供先进理论和方法。