电力系统稳定控制方式研究

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[摘 要]在科技飞速发展的今天，人们对电力的需求越来越大，电力系统稳定性也越来越受到人们的关注，本文对电力系统稳定控制方式从三个方面进行深入分析和研究，旨在为提高电力系统稳定性提供参考。

[关键词]电力系统 稳定 控制模式

中图分类号：tc62 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2014）25-0063-01

在国家经济发展规划的第十一个“五年计划”中，我国的电力装机容量新增4.3亿千瓦时，我国的电网规模也成为世界第一大电网，电力系统将成为国民经济发展的核心推动器。电网输送是现代化运输体系中的一个组成部分，我国电网企业率先实现了特高压长距离输送技术，成为物联网中的先行者，这种运输方式优化组合了整体运输效能，促进了综合效益的最大化。我国电网企业的特高压输送技术已经在国际上处于领先水平；我国的电网企业在开发自动化、信息化以及智能化的电网方面，将为世界制定标准；在下一个“五年计划”期间，我国电网的发展无论投资规模的大小，还是科技水平的发展，都将远远超过世界其他发达国家。在这样的形势下，对电力系统安全稳定控制方式的研究就显得尤为重要。

1.电力系统稳定的定义和分类

2004年，ieee/cigre稳定定义联合工作组对于电力系统稳定给出了新的定义和分类说明，ieee/cigre稳定定义联合工作定义为：在一定的初始运行方式下，在受到物理扰动后，电力系统仍然能重新恢复平衡，在该平衡点下，电力系统的大部分系统状态都正常，可以保持电力系统完整性的能力，称为电力系统稳定性。

工作组给出的电力系统稳定分类包括三个大类众多子类，其中三个大类分别为：功角稳定、电压稳定以及频率稳定。

1） 功角稳定

在电网系统中，受到物理扰动后，同步发电机仍然能保持同步运行的能力称为功角稳定。互联系统受到扰动，就可能出现线路输送功率超限现象，同步发电机无法与系统同步运行，严重会出现系统瓦解或者发电机与系统解列状况。

2） 电压稳定

同样在2004年，ieee/cigre稳定定义联合工作组也给出了电压稳定的新定义：初始运行状态下的电力系统中所有母线在系统受到扰动时仍然能维持稳定的电压，系统向负荷供电与负荷需求之间仍然能维持平衡的能力称为电压稳定。

3） 频率稳定

电力系统受到严重扰动后，负荷需求与系统向负荷供电无法平衡的状态下，电力系统仍然能保持电流频率的稳定能力称为频率稳定。

2.稳定控制系统的基本模式

稳定控制系统基于不同状态下分为就地控制模式、集中控制模式以及区域控制模式：

1）就地控制模式是基于信息采集状态下的控制模式，在各个厂站单独安装就地型稳定控制装置，这些装置直接只以简单的联切与遥切方式对本地信息进行采集和控制，只解决本场站的电力系统出现的故障，各个厂站之间不进行信息交换。这种就地稳定装置是我国早期使用的控制装置，也是我国最为基础的控制模式，这种控制模式以及控制装置在保证我国电力系统的稳定，保持电网输送能力和防止灾害性事故方面居功至伟，为国民经济的发展做出了卓越贡献。

2）集中控制模式是基于传递状态下的控制模式，在调度中心设立控制中心，运用独立的数据采集系统和通讯系统对系统的运行状态实时监测，针对系统的状态故障报警，制定控制策略，控制指令，对全系统的稳定性实施控制。这种控制模式对系统信息的需求量非常大，只有掌握全面的系统运行信息才能进行控制，该模式对硬件的需求也特别高，要在可靠而快速的远距离通讯基础上才能制定控制策略表。

3）区域控制模式是基于控制决策方式下的控制模式，在2个或者2个以上厂站安装稳定控制设备，并通过通道和通讯接口组成一个完整的区域性稳定控制系统，各个厂站间相互进行信息交换，命令，这种控制模式可以解决某一区域电网的稳定性控制问题。根据决策方式的不同，区域控制模式可分为几种决策与分散决策两种模式。区域稳定控制模式一般以一个主站下设几个子站的形式组成，各站运行工况和区域电网的运行方式经由主站汇总后发送给下设子站。

这种稳定控制模式具有信息需求量小，控制简单的特点，也具有区域局限性，系统智能对本区域信息进行采集并分析判断离线计算制定的策略，可以保证系统在一定范围内的安全稳定，如果系统出现较大的变化，就

要人为修改定值，进行现场干预。

3.电力系统稳定控制手段

3.1 基于线性模式的控制方法研究

线性模式下的控制方法在电力系统稳定控制中经常用到，该方法需要建立电力系统的线性模型，对模型进行线性化处理。一般意义上讲，在非线性电力系统模型的某一点上进行泰勒展开，就会使系统的局部出现线性化数据。建立起电力系统的线性化模型，就可以对电力系统运用多种成熟的线性系统理论进行分析研究，常用的线性系统分析法包括：线性二次高斯法、极点配置、线性最优、线性h无穷控制等。

3.2 非线性控制理论控制方法研究

3.2.1利亚普诺夫直接法

这是建立在非线性系统上的研究方法，这种方法有很清晰的物理意义与非常严格的数学理论基础。然而，该方法也存在缺陷，它无法为构造相应的利亚普诺夫函数提供方法，而且还会出现一个系统中存在不同的多个函数的可能，只有构造系统的利亚普诺夫函数，才能很好地应用该方法，在实践中，这种方法经常与其他的控制方式联合使用，组成电力系统稳定控制系统。

3.2.2映射线性化方法

建立电力系统中元件的数学模型，可以发现这些都是非线性模型，当前的重点是如何寻求一种可以将这些非线性模型转换成线性模型的方法，以实现采用线性系统分析法对这些非线性系统模型进行分析研究，映射线性化方法应运而生。该方法分为以下几个方面：

映射线性化方法中最常用的一种线性化方法就是微分几何理论的线性化方法，微分几何理论拥有坚实的理论基础，在实际运用过程中可以应对多种理论需要，然而这种方法的缺点也非常明显，这种方法要求非常精确的系统模型，但是对模型和参数不确定的鲁棒性并没有就行数学推导，而且这种方法的控制规律也非常复杂。电力系统中极强的非线性程度决定了微分几何理论线性方法会经常用到，在大干扰的情况下，传统的局部线性化方法就显得难以适用，而微分几何控制法则可以在更大范围内进行线性化控制，可以使控制器可以控制大部分的系统运行点。

逆系统方法也是映射线性化方法中常用的一种方法，这种方法在掌握和使用上非常简单易懂，而且不局限于仿射非线性系统中。然而，应用这种方法就必须有非常精确的被控系统数学模型，在非线性程度非常大的电力系统中，这种要求被控系统有清晰而准确解析表达方式的方法局限性很大。现代电力系统控制中采用的神经网络法已经不需要系统模型，所以逆系统控制法经常是配合神经网络技术使用才能充分发挥效用。

结语

电力系统是一个复杂的系统，有着多目标、高维数、分散性和关联性的特点，要想实对电力系统稳定性的可靠控制，就必须在深刻了解电力系统内部结构的基础上运用多种方法进行联合控制。

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