复杂大电网区域间低频振荡统一协调控制策略的研究

随着西电东送、南北互供、全国联网战略的实施，我国正在形成一个超大规模的互联电网，与此同时，由电网互联引发的区域间低频振荡问题日益突出，严重威胁着电力系统的安全稳定，甚至造成多起大停电事故，给社会和经济带来难以估量的损失。本项目拟从全局信息出发，提出特征值转移因子的严格定义及矩阵计算方法，分析单一及多重附加控制措施下，特征值转移因子矩阵转移特征值的能力，并据此确定模式的能观性和能控性指标，结合决策树理论，研究附加控制器落点的选择标准及输入信号的协调配合机制；在此基础上，利用01整数规划建立PMU量测信息与附加控制器输入信息之间相关度的目标函数，研究WAMS全局布点优化方案；针对大电网参数不确定的问题，采用区间模型描述不确定参数，并借助矩阵摄动理论和区间扩张理论，确定控制策略鲁棒性的量化指标；最终实现区域间低频振荡统一、协调、有效、鲁棒控制。

随着西电东送、南北互供、全国联网战略的实施，我国正在形成一个超大规模的互联电网，与此同时，由电网互联引发的区域间低频振荡问题日益突出，严重威胁着电力系统的安全稳定，甚至造成多起大停电事故，给社会和经济带来难以估量的损失。保证复杂大电网的安全稳定运行极具挑战性。.本项目首先针对大电网参数不确定的问题，采用区间模型描述不确定参数，并借助区间扩张理论，建立不确定信息下振荡模式的频率、阻尼以及参与因子的区间分布模型；针对大规模互联电力系统单参数变化区间较大，低频振荡模态变化情况不易确定等难题，利用复模态二阶摄动理论评估该模型系统振荡模态的变化情况；针对多参数波动较大情况，提出一种采用多参数二阶摄动灵敏度的低频振荡模态分析方法，计算特征值和特征向量的多参数二阶估计式评估电力系统在多参数变化时，系统振荡模态的变化情况。.然后，本项目从提高反馈信号阻尼效果的角度出发提出基于贡献因子的反馈信号选择方法，依据贡献因子之和表征的系统总阻尼效果优选信号。并利用0-1整数规划算法选择PMU全局最优布点方案，该方法通过逐层优化布点，首先保证最小局域可观性，最终保证全局可观性，利用尽可能少的PMU呈现全景信息。.最后，本项目从全局信息出发，提出特征值转移因子的严格定义及矩阵计算方法，分析多重附加控制措施下，特征值转移因子矩阵转移特征值的能力，利用特征值转移因子协调各附加控制器，实现统一控制区域间低频振荡模式。针对系统存在的不确定性进行建模，设计具有鲁棒性H2/H∞状态反馈器和H2/H∞输出反馈控制器。考虑传统的H2/H∞控制理论使用一个公共的Lyapunov矩阵会产生保守性，提出将Lyapunov矩阵与系统矩阵分离的低保守性区间振荡控制方法和广域阻尼积分滑模控制方法。为克服多运行工况不确定性带来的鲁棒性问题，提出基于多胞体的控制器，此方法在一定范围下能够覆盖多个运行工况。为了兼顾更大范围变化的非线性运行工况，进一步分别提出不受稳定区域限制的广域阻尼鲁棒控制和基于联邦卡尔曼滤波自适应阻尼控制策略，考察基于量测残差的卡方变量，自适应地选出最匹配的控制器。最终实现区域间低频振荡统一、协调、有效、鲁棒自适应控制。.结合该项目，培养博士4名，硕士9名，在国内外权威刊物上发表论文70篇，被SCI收录14篇、EI收录56篇，申请国家发明专利18项，获得国家授权4项。研发区间低频振荡分析控制软件一套。