部分分散控制理论及其在电力系统频率稳定控制中的应用

本项目研究部分分散控制系统控制结构分析及相应设计方法。部分分散控制是介于完全分散控制和完全多变量控制之间的结构，既具有完全分散控制简单易实现的优点，又具有完全多变量系统解耦或互联的功能，因此在实际中存在重大应用价值。目前部分分散控制的研究还没有成熟的理论基础，有许多理论与实际问题需要解决。. 针对当前部分分散控制研究存在的问题，本项目将开展部分分散控制结构分析、设计及其在多区域互联电力系统稳定控制中应用的研究，内容包括：1）采用结构鲁棒性和能观能控性方法分析优化多变量系统的部分分散控制结构；2）完善部分分散控制设计的扩展-收缩设计方法；并从三个不同角度研究部分分散控制器的设计；3）将部分分散控制理论应用于多区域互联电力系统稳定控制中。. 本项目的完成，将完善现有多变量控制理论，促进相关多变量控制理论的发展，并提高电力行业典型多变量过程现有控制系统的性能。

本项目研究部分分散控制系统控制结构分析及相应设计方法。多变量系统控制通常采用分散控制和集中控制两种方案。分散控制工程实现简单，且容易在线整定，因此在工业中得到广泛应用。但是对于强耦合的系统，可能达不到满意的控制性能。相比分散控制，集中控制可以取得更好的控制性能，但是其实现和整定十分困难。部分分散控制是介于完全分散控制和完全集中控制之间的结构，既具有完全分散控制简单易实现的优点，又具有完全集中控制解耦或互联的功能，因此在实际中存在重大应用价值。目前部分分散控制的研究还没有成熟的理论基础，有许多理论与实际问题需要解决。.针对当前部分分散控制研究存在的问题，本项目开展了部分分散控制结构分析、设计及其在多区域互联电力系统稳定控制中应用的研究，主要研究内容包括：1）采用结构鲁棒性和能观能控性方法分析优化多变量系统的部分分散控制结构；2）完善部分分散控制设计的扩展-收缩设计方法；并从不同角度研究部分分散控制器的设计；3）将部分分散控制理论应用于多区域互联电力系统稳定控制中。.本项目首先采用基于Gramian能观能控性和基于gap度量的鲁棒性方法来分析得到部分分散控制结构，保证部分分散结构与原多变量系统足够“近似”，从而从理论上能保证所设计的部分分散控制器能够控制原多变量系统。其次，本项目提出采用基于预测控制的方法进行部分分散控制设计，避免了现有方法中需要求非方系统伪逆的问题，提高了部分分散控制的性能。最后，本项目将结构分析理论以及设计理论用在多区域电力系统负荷频率控制中，从稳定性分析、部分分散控制、抗扰设计、以及结构不确定几个方面对多区域电力系统的稳定控制进行了研究，改善了负荷频率控制系统的控制结构及控制性能。.本项目发表相关论文30多篇，完善了现有多变量控制理论，促进了相关多变量控制理论的发展，并提高了电力行业典型多变量过程现有控制系统的性能。