一种基于量化的广域电力系统输出反馈控制方法

摘要

一种基于量化的广域电力系统输出反馈控制方法，步骤如下：1)在广域测量系统当中，信息的采集是通过PMU来完成的，PMU以固定的采样周期对电力系统状态量进行测量，建立以T为采样周期的闭环电力系统离散化状态空间模型。2)在实际系统中，系统的状态难以全部测得。3)采用Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式方法对得到的电力系统模型进行稳定性分析，使得满足不等式(15)，然后设计控制器增益分析验证。本发明能够保证电力系统在带有量化器情况下的稳定性，有效缓解了通信网络拥塞问题，减少了在通信网络上的建设费用，同时节约数据存储中心的存储空间，有利于系统的扩展，增加经济效益。

主权项

一种基于量化的广域电力系统输出反馈控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：1)在广域测量系统当中，信息的采集是通过PMU来完成的，PMU以固定的采样周期对电力系统状态量进行测量，以T为采样周期的闭环电力系统离散化状态空间模型为：$\left\{\begin{array}{c}x(k+1)=Ax\left(k\right)+Bu\left(k\right)\\ y\left(k\right)=Cx\left(k\right)\end{array}\right.$其中，k表示第k个传输周期kT；A，B表示电机的常数矩阵；C为系统的输出矩阵；x(k+1)表示广域电力系统在第k+1周期的状态变量；u(k)为系统第k周期的输入变量；y(k)表示系统在第k周期的输出变量；2)首先根据输出信号对系统的状态进行观测，然后设计基于观测器的输出反馈控制器对系统进行控制，并在电力系统闭环系统中加入量化器，对PMU的输出量进行量化，采用对数量化器：$\begin{array}{c}{y}_q\left(k\right)=f\left(y\right(k))\\ =\left\{\begin{array}{cc}{u}_i,& \frac{1}{1+\delta }{u}_i<y\left(k\right)\le \frac{1}{1-\delta }{u}_i;y\left(k\right)>0\\ 0,& y\left(k\right)=0\\ -f(-y(k)),& y\left(k\right)<0\end{array}\right.\end{array}$相应的量化等级定义为：U＝{±u_(i),u_(i)＝ρⁱu₍₀₎,i＝±1,±2,…}∪{±u₍₀₎}∪{0}0＜ρ＜1,u₍₀₎＞0其中，y_q(k)为量化后的输出变量，u_(i)为第i级量化水平、u₍₀₎为初始量化水平，ρ为量化密度，带有量化器的观测器结构为：$\hat{x}(k+1)=A\hat{x}\left(k\right)+Bu\left(k\right)+L(y_q\left(k\right)-\hat{y}\left(k\right))$其中，为k+1时刻系统状态的估计值、L为观测器增益、为观测器的输出变量；3)采用Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式方法可得到保证整个广域电力系统在量化误差存在的情况下保持稳态运行的充分条件：$\left[\begin{array}{ccccc}-P+{\mathrm{ϵ\delta }}^2{C}^{T}C& *& *& *& *\\ 0& -Q& *& *& *\\ PA+Y& -Y& -P& *& *\\ 0& -QA+ZC& 0& -Q& *\\ 0& 0& 0& Z^T& -ϵI\end{array}\right]<0$其中，P为Lyapunov函数的状态权重矩阵，Q为Lyapunov函数的误差权重矩阵，ε为1维参数变量，矩阵Y为Y＝PBK，矩阵Z为Z＝QL，通过Matlab中的LMI工具箱可解出矩阵Y和Z，则所求的控制器增益为K＝(PB)^‑1Y，再将得到的控制器加入系统中，使系统保持稳定。