分布式预测控制及其在多区域互联电力系统中的应用

摘要

发电自动控制(AutomaticGenerationControl，AGC)历经半个多世纪的发展已经成功的应用于电力系统中，负荷频率控制(LoadFrequencyControl，LFC)作为AGC中的重要部分之一，肩负着调节电力系统频率的重要功能。众所周知，电力系统的频率是衡量电能质量的重要指标之一，对整个电力系统，尤其是需求侧有着极其巨大的影响。电力系统在运行过程中的主要任务之一就是保证系统频率在标准值附近允许的范围波动。随着电力系统规模的日渐扩大，电力系统互联已经成为现代电力系统的一种常规模式。面对如此大规模复杂系统，集中控制的在线实现愈发困难，然而分散控制又会带来控制性能的下降。正是在这样一个背景下，分布式控制方案被人们提出，并出现了将分布式预测控制算法应用在互联电网负荷频率控制中的想法。分布式预测控制结合了集中控制和分散控制的优点，并利用了预测控制在处理工业过程控制中具有的优势。各关联子控制区域间通过通讯网络交换彼此动态信息，每个控制区域控制器在保证全系统性能要求的前提下，利用降维后的分布式模型对本区域进行控制。实际电力系统是一个复杂的非线性对象，在对其进行近似线性化处理的时候，系统本身存在的不确定性被忽略，对此，在分布式预测控制算法的基础上，结合鲁棒预测控制在处理系统参数不确定方面的优越性，形成了鲁棒分布式预测控制算法。利用线性矩阵不等式(LinearMatrixInequality,LMI)对算法中涉及的min-max优化问题进行处理。针对不同规模的互联电力系统，分别进行了分布式预测控制和鲁棒分布式预测控制算法的仿真研究，仿真结果表明所提出的优化算法能达到很好的控制效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外AGC发展及现状

1．2．1 国外AGC发展状况

1．2．2 国内AGC发展状况

1．2．3 电厂AGC的影响因素及实现

1．3 互联电力系统AGC策略的学术研究

1．3．1 经典控制方法

1．3．2 变结构控制策略

1．3．3 鲁棒控制策略

1．3．4 预测控制

1．4 本文主要研究工作

第2章 自动发电控制(AGC)的动态模型

2．1 单区域电力系统各元件模型

2．2 互联电力系统动态模型

2．3 本章小结

第3章 分布式预测控制原理及算法

3．1 模型预测控制

3．2 分布式预测模型结构

3．3 分布式预测控制器设计

3．4 关于系统稳定性和约束问题的讨论

3．4．1 系统稳定性和终端惩罚项

3．4．2 系统状态约束的处理

3．5 算法小结

3．6 仿真实例

3．7 本章小结

第4章 鲁棒分布式预测控制算法

4．1 引言

4．2 min-max问题描述

4．3 鲁棒分布式预测控制的LMI求解方法

4．4 仿真实例

4．4．1 火电—火 电两区域互联系统仿真

4．4．2 火电—水 电—火电三区域互联系统仿真

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文工作总结

5．2 存在的问题及未来工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢