采用微分代数模型的复杂电力大系统区域控制研究

申请人所在项目组前期研究中，针对复杂电力大系统的递阶控制问题，初步建立了递阶结构化模型，并提出了较系统的元件非线性分散控制方法。在此基础上本项目研究：.①针对区域控制问题，建立元件采用非线性分散控制器的电力系统实时、动态递阶控制的基本框架（同样适用于元件采用线性控制器的情况）。此时区域模型除了包括区域内所有元件模型和区域电网模型外，还包括所有元件控制器模型。②通过忽略元件中时间常数很小的动态过程，仅保留元件的主要动态过程（主导极点），建立简化的区域模型以适应设计区域控制器的需要。③针对所建立的具有"非线性微分代数子系统"特征的简化区域模型，通过将其转化为受限常微分方程子系统模型，设计区域控制器。④基于EMTDC/PSCAD软件进行仿真研究，验证所设计的区域控制器的有效性。.此研究将为设计复杂电力大系统的区域控制器，为提高电力系统的安全稳定水平作出贡献。

本课题组基于前一阶段提出的“电力系统递阶结构化模型”以及电力系统元件的非线性分散控制方法，研究了电力系统区域模型简化（包括线性模型和非线性模型简化问题）和相应的区域控制器设计问题。主要工作有：（1）在包含非线性控制器的复合元件模型简化方面，所提出的复合元件模型简化方法可以在保证元件“微分-代数子系统”性质和保留隐动态的前提下，降低对象阶数、减少非线性复杂性，从而可为区域控制器设计提供适合的模型。（2）基于所得到的元件简化模型，建立区域子系统的结构化模型，并详细分析其结构特征。（3）在电力系统线性模型简化及其控制方面，所提出的区域子系统模型简化方法更符合大电网分区域这一特征。所得到的区域子系统简化模型，一方面可以应用于电力系统仿真和稳定性分析，节约计算机仿真时间和物理内存；另一方面可用于区域控制器设计，降低控制器设计难度。. 在国家自然科学基金（60974036）资助下，课题组已在国内外核心期刊、会议上发表论文28篇（其中SCI检索5篇，EI检索23篇），获得国家发明专利授权1项，申请国家发明专利1项。整体上，本项研究工作有助于进一步揭示电力系统元件、区域的非线性、微分-代数子系统等特征，推动该领域的理论研究进展；同时也可为新一代电网控制系统的研发提供基础。目前，课题组此领域的研究工作已经得到了国家电网公司2012年重大专项“大电网优化协调控制技术研究”的资助，有望通过进一步的研究最终推动此领域的工程应用水平。