電力系統供電負荷穩定性優化控制研究

張守艮

（國網安徽省電力有限公司定遠縣供電公司，滁州 233200）

在電力系統正常運轉的過程中負荷發生變化的問題經常出現，而只要負荷發生擾動便必然會造成系統頻率出現偏差。基于這種情況就需要保證在對供電負荷穩定性優化控制系統設計時的科學性和合理性，通過這樣來使電力系統負荷頻率的穩定性和電能的質量得到有效的保障。在對負荷頻率進行控制的過程中主要是為了實現以下兩個效果：第一，在負荷發生變化擾動的情況下使電網負荷頻率不會出現偏差，并且以此來使聯絡線的交換功率能夠回歸到最初設定的數值；第二，在一些具有不確定性的外部擾動情況和不確定參數以及不確定的系統模型出現時要保證所設計出來的控制器具有一定的魯棒性能。

1 供電負荷穩定性優化控制系統模型

本研究之中主要考慮的是如圖1之中所示具有非線性特征的供電負荷穩定性優化控制系統的原理模型：

圖1 存在非線性特性的供電符合穩定性優化控制系統

在圖1中，ΔPd所表示的是負荷擾動情況；Kp所表示的是發電機的增益情況；Tp所表示的是發電機時間常數；TT所表示的是汽輪機時間常數；TG所表示的是調速器時間常數；Δf（t）所表示的是頻率偏差；ΔPG（t）所表示的是汽輪機的輸出變化情況；ΔXG（t）所表示的是調速器氣門位置的變化情況。由此發現圖1電力系統主要包括三個部分：一是調節閥的動態：Gg（s）=1/（TGs+1）；二是汽輪機的動態：Gt（s）=1/（TTs+1）；三是電力系統的動態 ：Gp（s）=Kp/（TPs+1）。

由此可以將系統模型表示如下公式：

由此可導出：

我們可以將LFC問題理解為一個擾動抑制的問題，應用反饋u=-K（s）Δf鎮定對象G（s），并且以此來使ΔPd對頻率變化造成的影響被控制在最小的程度。但是由于調速器死區或者發電速率約束以及限幅限速等問題的影響會使系統的性能受到一定的影響，由此便造成了控制器的復雜程度和控制難度都出現增加。基于這種情況本研究以控制器的設計方向為切入點，尋求將這些影響因素消除的方法，并且從最大程度上實現簡化結構和計算便捷的效果。

2 線性自抗擾控制

2.1 結構

結合國內外大量學者總結出的一些經驗我們可以發現自抗擾控制并不需要了解被控對象以及擾動的完全模型，只需要對對象的相對階和增益加以了解便可以。我們首先假設被控系統的模型如下所示：

式中，f（y，u，d）所表示的是系統一些未知的動態和相關外部擾動的組合，在對自抗擾控制進行設計的過程中假設具有一定的未知性，在這里我們將其稱之為廣義擾動。

在自抗擾控制的框架之中主要是通過一個ESO來對f（y，u，d）這些未知的廣義擾動進行估計。可以將假設的系統模型寫成

對該模擬系統的全階Luenberger觀測器進行設計如下所示：

式中，L表示的是觀測器增益：

2.2 參數整定

通過上述內容可以看出一個LADRC需要設計出兩組的參數，LESO的觀測器增益LF和r重積分的系統狀態反饋增益Ko主要是為了調節過程中的便捷性，根據相關資料顯示這兩組增益的整定可以具體的轉化成控制器寬待和觀測器寬帶兩個參數的整定。

考慮到LESO，可以將A-LC的特征方程轉換成如下所示：

為了盡量簡潔可以假設所有的觀測器幾點都是配置在-wo之上，由此可以推出

在廣義擾動f（y，u，d）能夠準確估計的情況下原系統會變成一個多重的積分模型，并且在較為接近的情況下可以得出如下的狀態反饋閉環特征方程

同理如果將所有的控制器極點都配置在-wc上的話可以得出

進而得出

由此在對反饋控制律進行增益的時候也只需要對單個參數wc進行調節就可以。

由此我們可以發現LADRC的本質上是屬于一種獨立于被控對象模型的具有較好的普適性的控制結構，我們需要對對象的相對階r和相應增益b來進行了解。而LADRC只需要對2個參數進行整定就可以極為簡單的被控制工程師所理解，并且這個結構的本身又具備積分行為，綜上在對系統進行設計的過程中不需要再額外的加入積分器。

3 結束語

本文主要針對供電負荷穩定性優化控制系統模型和線性自抗擾控制加以分析，并且針對電力系統之中所存在的非線性特性因素采用LADRC方法。文中主要研究電力系統供電負荷穩定性的優化控制策略，希望能夠使控制系統的性能得到有效的提高。對于諸如實際工業控制的過程中表現出的調速器死區或者發電速率約束以及限幅限速等問題努力尋找出一定的應對方法，由此希望為電力行業良好發展提供一定的參考。