基于积分二次约束改进算法的时延电网控制策略研究

郭克 肖宁

摘  要： 电力系统中信号传输的时间滞后通常会导致通信时延，影响电网的调控系统控制效率，从而造成电网运行稳定性降低。针对电力系统的通信时延问题，文中提出一种基于积分二次约束改进算法的时延电网控制策略。首先在考虑通信时延的基础上搭建电网微分方程模型，然后在算法中对电网的输入与输出设置约束条件，再结合耗散理论对积分二次约束算法进行改进。在此基础上设计时延反馈控制器，来提升电力系统稳定性，判定依据的保守性。最后，在电力系统安全分析软件中对算法进行仿真验证。仿真结果表明，所提出的基于积分二次约束改进算法的时延电网控制策略能够有效抑制振荡，同时减少通信时延对电网运行稳定性的影响。

关键词： 时延电网; 控制策略; 时延反馈控制; 模型搭建; 约束条件设置; 仿真验证

中图分类号： TN876?34; TP212                       文献标识码： A                  文章编号： 1004?373X（2019）16?0010?05

0  引  言

随着我国电力工业的发展，电力系统的区域电网互联规模逐渐扩大，因此，需要电网内部各类变量实现全局测量与快速传输。而相量测量装置（Phase Measurement Unit，PMU）与电网广域测量系统（Wide Area Measurement System，WAMS），能较好地胜任此任务。然而在相量测量装置工作时，广域电网数据的测量、传输及控制命令的下达等环节通常存在通信时延[1?3]。此时电网广域测量系统的内部传输通道在进行通信传输时也会存在通信时延，且传输介质与装置的类型、材质不同也会使时延特性不同[4?6]。相量测量装置与电网广域测量系统可实现对通信时延的量化。测量结果表明，通信时延量级通常为毫秒级[7]。现有研究结果表明，即便通信时延较小，也会造成电网控制器性能恶化以至失效。而当通信时延较大时，会导致电网失去稳定而发生严重事故，这使电力系统的控制面临新的挑战[8?10]。因此，对基于通信时延的电力系统稳定控制研究具有重要意义。

本文提出的积分二次约束改进算法在其基础上，对包含时延量的状态变量设立边界条件进行约束。首先，在考虑远距离的通信时延的基础上，结合耗散不等式设计反馈控制器;然后，采用Matlab中的线性矩阵不等式工具箱求解相应参数，提升稳定性判定依据的保守性，保障时延电力系统的稳定运行;最后，搭建时延电力系统仿真模型，验证该算法在电力系统稳定性控制方面相较于不考虑时延的算法性能更优。

4  结  论

通信时延通常会导致电网控制系统性能下降以至失去作用。本文提出的基于积分二次约束改进算法的时延电网控制策略设定通信时延状态变量约束条件，在考虑广域系统远距离通信时延的基础上结合耗散理论设计了时延反馈控制器，从而实现电力系统的稳定运行。相比于传统不考虑时延的电力系统静态稳定器，本文所设计基于积分二次约束改进算法的时延反馈控制器控制性能更优。通过搭建广域时延电力系统模型进行仿真验证，仿真结果表明基于积分二次约束算法设计的时延电网控制策略能有效提升电网运行的稳定性。

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