【摘 要】
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近年来,随着信息测量及通信技术在电网中的应用,以及非传统能源和新兴技术接入电网,使得电力系统暂态稳定性控制的研究引起了学术界和工业界的关注。电力系统利用先进的控制、通信和传感器技术,提高了电网的运行效率和暂态稳定裕度,并且有助于可再生能源和分布式存储装置的发展。其中,将储能技术作为调节功率的新兴手段引入电力系统,为保障电网平稳运行提供了新的思路。本文在电力系统暂态稳定控制研究已有的成果基础上,从信
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近年来,随着信息测量及通信技术在电网中的应用,以及非传统能源和新兴技术接入电网,使得电力系统暂态稳定性控制的研究引起了学术界和工业界的关注。电力系统利用先进的控制、通信和传感器技术,提高了电网的运行效率和暂态稳定裕度,并且有助于可再生能源和分布式存储装置的发展。其中,将储能技术作为调节功率的新兴手段引入电力系统,为保障电网平稳运行提供了新的思路。本文在电力系统暂态稳定控制研究已有的成果基础上,从信息物理系统角度做了进一步的研究工作。本文主要内容及成果如下:1.对近年来电力系统暂态稳定控制方法的热点问题,进行了全面的概述,并从预备知识、电力信息物理系统模型和分布式控制器设计三个方面进行归纳总结,为接下来电力系统暂态稳定控制问题的研究提供坚实有力的理论参考。2.结合信息物理系统的概念及分析方法,针对当前电力系统暂态稳定控制响应较慢的现象,通过外部储能设备(energy storage systems,ESS)进行系统驱动的控制方案,为改变电力系统动力学提供了新的方法。在本文第三章中提出了一种基于蜂拥算法的非线性分布式控制器,其控制器通过相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)接收电网的部分实时状态信息,并结合权重矩阵,实现局部信息交互,利用具有快速动作特点的可控外部储能设备,向发电机母线中输出(或吸收)有功功率进行控制,快速高效的实现系统暂态恢复。在这项工作中,主要研究利用分布式发电机以及先进的传感器和通信技术,通过使用最优控制方案来提高电力系统的稳定性裕度。仿真结果验证了本文所设计控制器在实现电力系统快速稳定恢复方面的有效性。3.将信息测量及通信技术引入到电网中,会加剧电网的不确定性,并产生信息扰动等网络安全问题。在实际信息传输的过程中,通信延迟是不可避免的,进而对控制器的效果产生负面影响。本文第四章针对通信依赖性产生的时间延迟等网络安全问题,提出了一种基于蜂拥算法且带有通讯时延的非线性分布式控制器,用于对抗系统时间延迟等信息干扰,加快恢复同步发电机频率一致和相角振荡的稳定进程,在存在通信延迟和物理干扰的情况下,提高电力系统的暂态稳定裕度。首先利用Lyapunov稳定性分析方法,从理论上证明了系统能够实现全局一致且最终有界,最后通过Matlab/simulink仿真平台,验证了本文所提出控制策略的可行性和实际限制条件下的有效性。
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