基于自抗扰控制的含风电互联电网的负荷频率控制

摘要

负荷频率控制是将互联电网频率和联络线交换功率维持在设定范围内的重要手段。然而，风电的大规模并网使负荷频率控制的研究对象由传统水火电系统转变为风电与水火电机组共同参与的新型电力系统。传统的负荷频率控制采用PI控制，但是对于风功率的波动性和随机性，PI控制抑制扰动作用不明显，容易造成频率波动和联络线功率越限的问题。因此，本文提出了考虑风电参与调频的互联电网负荷频率控制，并采用自抗扰控制以适应含风电的互联电网。 首先，本文介绍了电网频率控制和风电调频原理，分析了风电并网对系统频率的不良影响，介绍了含风电负荷频率控制的研究现状及相关频率控制性能评价标准，并且建立了含风电互联电网的负荷频率控制模型。 其次，在风电数学模型的基础上，加入风电调频控制模块，研究了不同风电容量和风电调频系数下，风电并网对负荷频率控制的影响。得出风电参与系统调频可以有效地降低系统频率动态极值和联络线功率的波动范围，有利于系统的安全稳定运行。 然后，介绍了自抗扰控制的发展和核心算法，由于其简单易行，不依赖模型的特点，本文将二阶自抗扰控制应用到含风电互联电网，仿真分析了定风速和风速波动两种情况下，自抗扰控制相比较PI控制的优势。得出自抗扰控制可以快速跟踪系统区域控制偏差，大大地减小负荷扰动和风功率波动对电网频率稳定性带来的不良影响。 最后，为了改进自抗扰控制器参数较多，调节复杂的问题，本文提出基于线性自抗扰控制的含风电电网的负荷频率控制。得出线性自抗扰不仅能发挥很好的控制性能，而且参数整定大大简化，具有较大的实际应用价值。

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