协同控制理论在电力系统稳定控制中的应用研究.pdf

协同控制理论在电力系统稳定控制中的应用研究是一个重要的领域，主要针对现代电力系统复杂性和非线性的挑战。随着区域电网的互联以及可再生能源的并网，电力系统的稳定性问题变得日益严重。协同控制理论，源于现代数学和协同学，提供了一种有效的方法来设计非线性控制系统，特别适用于处理电力系统这类高度复杂且动态的系统。 协同控制理论的核心思想是自组织原理，即通过激发系统的自组织能力，使得系统各部分之间产生协作行为，达到系统的平衡状态。这种理论的一个关键优势是它不依赖线性化近似，而是直接利用系统的非线性特性进行反馈设计。此外，协同控制允许闭环系统控制目标的变化，并创建新的反馈设计方法。 在电力系统稳定控制中，协同控制理论的应用主要体现在非线性电力系统稳定器（PPS）的设计上。电力系统稳定器用于抑制低频振荡，提高互联电网的稳定性。通过构建基于协同控制理论的分散非线性电力系统稳定器（SPSS），可以增强系统的动态性能和鲁棒性。具体实施时，首先基于同步发电机的非线性模型建立合适的流形，然后设计出SPSS的控制规则，并将其转化为实际应用的方案。 例如，在多机电力系统模型中，假设有n台发电机互联，这些发电机的运行状态由一组微分代数方程描述，包括功率平衡、电磁转矩、电磁感应电压等多个因素。通过协同控制理论，可以设计出能够适应系统中各发电机之间相互作用的控制器，使得系统在面对负荷变化、故障等干扰时能保持稳定。 此外，协同控制理论也被应用于非线性励磁控制和汽轮发电机汽门开度的非线性控制。励磁控制直接影响发电机的电压稳定性，而汽门开度控制则关乎发电机组的功率输出和效率。通过协同控制，可以更精确地调整这些参数，以达到优化运行效果和增强系统整体稳定性。 协同控制理论为解决电力系统复杂动态环境下的稳定性问题提供了有力的工具，它简化了控制设计过程，提高了控制的有效性和适应性。随着电力系统结构的不断演变，协同控制理论的研究和应用将更加广泛，对于提升电力系统的安全运行和能源效率具有重大意义。