吴冀湘[1]2003年在《电力系统分布式电压紧急控制研究》文中进行了进一步梳理电力系统互联是现代电力工业发展的重要趋势,它使得区域间互相调节余缺,互相支援成为可能,但同时也带来了安全稳定方面潜在的问题,不但使系统的动态行为更加复杂,也使得局部的故障波及的范围增大,更容易发展为相继的连锁故障而造成系统的崩溃。而电力市场的推行和环保方面的制约,使得电力系统越来越运行在极限附近,使得电力系统出现安全稳定方面问题的概率大大增加。电压紧急控制是保证电压稳定防止电压崩溃的主要手段,对于电力系统的安全稳定运行有着非常重要的意义。分布式电压控制是当前电力系统电压控制的一个重要研究方向,符合无功电压控制的局域特性。本学位论文对分布式电压紧急控制进行了系统的研究,主要提出了实时电压控制分区方法,以及适用于紧急情况的多控制手段协调的分布式电压控制策略。并首次将混杂系统的理论和方法引入到电压紧急控制中,建立了基于改进微分Petri网的电压紧急控制的混杂模型。论文首选阐述了电力系统电压控制研究的意义和主要内容,回顾了电压控制研究领域的历史和现状,指出分布式电压控制是该领域的一个重要发展方向,综述了混杂系统理论的发展和取得的成果,明确了课题的研究意义和内容。然后在第二章明晰了电力系统电压紧急控制的概念和内容,从紧急控制的角度出发分析了各个电压无功控制手段并作简单比较,并在此基础上提出了分布式电压紧急控制的基本思想,在紧急情况下,实时划分控制区域,并将控制的目标由主导节点转为电压稳定性最差的危险节点。在紧急情况下电力系统的运行状态与正常状态有所不同,因此需要进行实时准确的电压控制分区,第叁章提出了一种基于模糊模式识别的实时电压分区方法,可以快速准确地根据系统的运行状态确认电压分区方案,同时提出了区域中危险节点的快速确定方法。第四章在实时分区的基础上提出了分布式电压紧急控制的控制策略,该方法以分区的危险节点电压校正为目标,按照两个顺序的层次协调控制多种控制手段,一是发电机和FACTS设备等无功控制手段的协调,二是基于自适应遗传算法的低压切负荷方法,以保证电压稳定性,防止电压崩溃,同时讨论了这两种控制层次之间的协调问题。第五章首先对混杂控制系统的理论方法进行了阐述,给出了不同类型的混杂控制系统建模方法,就基于Petri网的建模进行了深入探讨,提出了改进的微分Petri网,并提出了以此为基础的混杂控制系统的建模方法。第六章从控制方法和控制手段的角度出发,分析了电压紧急控制的混杂特征,以改进微分Petri网为基础,建立了电力系统电压紧急控制的混杂模型,并进行了详细的分析。论文的最后总结了全文的工作,展望了电压紧急控制领域中的有待进一步研究的工作,提出了下一步的重点研究方向。
褚晓东[2]2006年在《基于广域测量信息的电力系统暂态稳定预测与控制决策》文中提出在“西电东送、南北互供、全国联网”的格局下，电网将呈现更为复杂的动态行为，稳定破坏事故对社会和国民经济所产生的负面影响也将更为巨大。研究电力系统暂态稳定现象，发展针对暂态稳定问题的预测与控制理论和方法，具有重要的理论意义和应用价值。本文利用广域测量系统所提供的电力系统动态信息，应用计算智能技术和混杂系统理论，提出了提高广域测量信息利用效率的优化配置算法，发展了暂态稳定预测与控制决策方法。论文的主要研究内容和创新性成果如下： 1．分析了研究广域测量装置的优化配置问题的意义，总结了指导优化配置的一般性原则和主要方法。提出了一种在不完全线性可观测条件下的广域测量装置的优化配置方法。该方法针对暂态稳定问题，以系统暂态响应的信息含量为性能指标，结合聚类分析、同调分群与智能搜索技术，有效地获得最优解或次优解。山东电网的仿真结果显示：各配置地点在电气、地理上分得开，具有代表性；具有序贯配置的特点，易于在已有的配置基础上进行扩展；Tabu搜索技术的采用保证了在有限时间内获得最优或次最优解，可用于实际。 2．针对电力系统运行方式复杂、时变的特点，提出了暂态稳定预测的在线学习框架。采用具有良好性能的局部加权投影回归算法实现在线学习。基于局部感受野模型的信息处理方式是神经生物学领域中广泛存在的组织原则。在线学习场合下，基于局部模型的算法优于传统的基于全局模型的算法。局部加权投影回归是一种基于非参数回归的在线学习算法，其核心是构造局部线性模型，以各局部线性模型的加权平均逼近实际的函数关系，并且对高维输入进行有效的降维处理。 设计了基于在线学习框架的暂态稳定预测系统，该系统与EMS的在线动态安全评估模块接口，从在线仿真数据中提取反映当前运行方式的样本。暂态稳定预测系统的输入由扰动后的广域实测信息所构成，有效地反映运行方式与故障形态的特征。该系统既可以单独工作，在电力系统遭受大扰动之后，快速、准确地判断暂态稳定性，也可以与紧急控制系统结合，实现基于动态响应的紧急控制策略。山东电网的仿真结果表明，设计的暂态稳定预测系统具有良好的收敛性能，逼近精度高，稳定性判断的正确率高，对运行方式的变化有较好的
张俊龙[3]2003年在《基于混杂系统理论的电力系统紧急控制》文中提出近年来，随着电力系统运行更加接近极限状态，电力系统的稳定问题日趋严重。在一些紧急情况下，如果采取紧急控制措施，不仅可以保证系统安全稳定运行，而且还可以使国民经济和生产免受重大损失。那么如何更好地、适宜地采取紧急控制就成为研究者所关心的课题。本论文研究的主要目的就是将混杂系统理论这一新兴理论应用到电力系统紧急控制中去。本论文首先在分析电力系统混杂特性的基础上，根据混杂系统理论提出了电力系统紧急控制的设计方案，这为以后各章节的研究给出了具体的框架。然后，根据电力系统保护的信息并考虑到保护动作的不确定性，运用模糊Petri网建立了故障诊断模型，并给出了故障辨识模型。在辨识模型中需要电力系统的实时运行数据，文中运用了SHGM估计方法对采集数据进行估计，从而保证了数据的可靠性及准确性。接着，在分析电力系统控制目标和控制手段的基础上，运用微分Petri网建立了紧急控制的决策系统模型，并给出了这一模型的计算方法；而且考虑到电力系统运行的经济性，本文给出了控制策略优选的实现方法。最后,本文针对一个典型的五机系统进行了仿真试验。结果表明，本文所提出的控制方案对抑制严重的突发性干扰具有显着的作用和良好的效果，从而提高了电力系统的稳定性。
韩景红[4]2001年在《基于有限自动机模型的混杂电力系统紧急控制问题研究》文中研究表明现代电力系统的飞速发展使电网规模日益增大，各种各样新技术的引入，使电网结构日趋复杂，电力系统的安全稳定运行正面临着越来越严峻的考验。设计出更有效的控制器以协调、优化电力系统的正常运行已经非常必要。如何设计实现系统各元件之间，各种控制之间的协调优化仍然是当前电力系统控制研究中的紧迫问题。 本文首先分析了电力系统的安全性，从频率和电压两个方面讨论了电力系统紧急控制的背景及存在的问题，并突出了其混杂性的特点。进而研究了混杂控制系统的体系结构，分析了描述混杂控制系统功能结构关系的九元组结构模型的组态集成关系，介绍了混杂控制系统的综合设计方法，并简要介绍了其在工程中的实际应用。在此基础上重点指出了电力系统的混杂特性，以及应用混杂控制系统理论方法建立电力系统紧急控制模型的必要性。本文以有限自动机及其网络作为主要建模工具，在文中作者对其基本原理、组织结构、状态图表示方法及其基本性质等方面进行了深入的分析和讨论，并举例说明了有限自动机在工程中的典型应用；接着又进一步讨论了一类特殊的有限自动机——学习自动机的学习机理，重点分析研究了学习自动机学习机理的核心——再励学习方案，并利用3个着名的再励学习方案，结合工程实例分析了学习自动机的工作过程。 本文的核心内容是：提出了混杂电力系统的紧急控制模型，并把这一模型结构应用到紧急频率控制和电压紧急控制中，仿真结果表明本文提出的模型化方法和控制策略优于传统的方法。
刘芳华[5]2012年在《基于混杂系统理论的电力系统分布式连通控制》文中研究说明随着大区域电网互联、分布式发电的接入、新能源发电的发展和新型储能技术的应用，大规模电力网络系统呈现出分散又集中的性质，电网运行与控制的复杂度越来越高，发生大面积停电的风险日益加大，所以电网的安全传输、可靠供应受到了越来越多的关注。传统的控制理论与决策方案已难以解决当今电力系统所面临的诸多问题。本文结合混杂系统理论和代数图论知识，分析了电力系统的混杂特性和网络特性，提出了分布式连通控制算法，来确保电网的实时连通控制，以实现电网的安全、可靠运行。本文介绍了混杂系统理论的基本理论知识，包括混杂系统的概念、特点及其模型。分析了电力系统的混杂特性，并以此建立了电力网络模型。本文根据图谱论中Laplacian矩阵特征值的性质，提出一种新的判断网络连通性的方法。为了提高判断网络连通性的运算效率，根据多项式加速算法构造一个矩阵多项式，通过矩阵向量相乘，利用反向FFT计算出所需的有限个特征值，再判断特征值的大小来判断网络连通性。该方法很适合对规模庞大的电力系统的连通性判断，并使其运算效率降低为O (n)。根据电力系统的混杂特性，本文提出了一种分布式控制算法来保持整个电网的连通性，辨识电力系统关键线路，建立稳定连通的系统网架。电网发电过程具有动态连续特性，利用网络邻域势场维护现有电网的正常运行。同时，电网中各种突发事件和事故的发生在时间和空间上都具有高度的离散性，在删除网络某些线路时为避免电网产生几个孤立集团现象，提出分布式异步算法和基于市场机制的控制算法来确保电网动态运行时的实时连通性。本文采用IEEE30节点系统进行仿真，结果表明动态删除网络某些线路仍可使网络保持连通并得到一个电力系统关键线路图，证实了本文算法在电力系统中的可行性。
岳耀宾[6]2006年在《基于混杂理论的电力系统建模研究与仿真》文中研究说明电力系统是分布区域极广，分散性较大的复杂系统。除了表现出高维数、强非线性和多时速特征之外，最突出的特点就是发电过程的动态连续性，输配电系统的代数逻辑约束，以及包含或受离散事件驱动的调度控制过程多目标优化的需求。本文分析了电力系统的混杂特性，结合混杂系统理论知识，对电力系统的动态演变过程建立基于混杂性质的混杂Petri网模型，并利用Matlab／Simulink仿真技术对所建混杂模型进行仿真，通过电力系统微机保护装置模型实例，提出了推理混杂petri网的建模理论。 本文首先回顾了国内外混杂系统理论的研究成果，探讨了混杂理论在电力系统建模研究领域所具有的特殊优势，指出电力系统无论是在稳态运行状态，还是在紧急运行状态以及崩溃状态，其动态行为都呈现为既有基于时间演变的连续动态特性又有基于事件驱动的离散动态行为。通过电力系统的混杂PN的建模分析与仿真的结果，认为利用混杂PN对混杂电力系统建模是非常有效的工具之一。 其次，详细地介绍了Petri网的基本知识，包括PN的基本概念、网的性质和分析方法以及混杂PN的相关知识。根据网的不同功能对扩展PN也有基本的定义和应用，并根据各类网不同的建模能力给出了电力系统中常用的PN模型。 本文还对用于电力系统混杂PN模型的仿真技术—Matlab／Stateflow语言进行了阐述。Stateflow生成的监控逻辑直接嵌入到Simulink模型下，从而实现两者的无缝连接，非常有效地对混杂PN进行仿真与分析，也是本论文的尝试工作。 最后，以电网微机保护系统建模为例，利用本文提出的RHPN建模方法和抽象技术详细地研究了其建模过程，并首次运用Stateflow对保护HPN模型进行仿真，与传统的保护装置模型分析结果比较，验证了保护HPN软模型的有效性，结果表明，所建立保护微机保护系统的HPN软模型能够非常准确地描述保护系统的内部动态行为。
吕书强[7]2001年在《基于Petri网模型的混杂电力系统紧急控制》文中研究指明近年来，电力系统正以空前的速度和规模发展，各种新方法、新技术的不断引入都使电力系统的网络结构和运行方式日益复杂。而且电力市场的出现，人们对经济效益的追求，使电力系统的运行点愈来愈接近于其稳定极限，从而对电力系统紧急控制提出了更新更高的要求。如何在获得最大经济效益的同时确保电力系统的稳定安全运行、如何使电力系统发生大的扰动后能够以较小的代价迅速恢复正常运行、以及如何在系统大面积供电中断后以最快的速度和最经济的方式恢复系统运行，这些都是电力系统紧急控制迫切需要解决的技术难题，是向电力工程界和自动控制界提出的挑战。 电力系统除了表现出高维数，强非线性和多时速特征之外，最突出的性质就是发电过程的动态连续性，输配电系统的代数逻辑约束，以及包含或受离散事件驱动的调度控制过程的多目标优化需求。而紧急控制也同时包含了符合牛顿力学因果律的连续变量控制模式和遵从优化决策信息逻辑原则的离散事件控制方式，是一种具有非纯一性的典型的混杂控制系统，应用混杂控制系统的理论来解决该问题有可能取得突破性的进展。 针对以上问题的特点，本文首先利用混杂控制系统建模的有力工具—微分Petri网，在综合考虑了连续的控制手段和离散的控制措施之后，提出了频率紧急控制和电压紧急控制的控制策略，分别建立了混杂电力系统频率紧急控制、电压紧急控制的微分Petri网模型，并进一步讨论了频率电压协调紧急控制的方案。接着，指出了混杂电力系统紧急控制的优化问题是一个混杂控制系统多目标优化问题，从而结合混杂控制系统多目标优化的思想，提出了频率紧急控制和电压紧急控制的优化指标、优化策略和优化算法。最后，以一个典型的四机电力系统作为研究对象，对本文所提出的频率紧急控制和电压紧急控制的策略和算法进行了比较详细的仿真研究。在此基础上，对频率电压协调紧急控制也进行了初步的仿真。结果表明，本文所提出的控制方案对抑制严重的突发性干扰具有显着的作用和良好的效果，提高了电力系统的稳定性。
何飞跃[8]2006年在《网络化控制系统在电力系统中的应用研究》文中进行了进一步梳理现代大型电网的安全控制是一个没有很好解决的复杂问题,2003年的美加大停电便是例证,美国《技术评论》杂志因此将其列为九个开拓性的新兴科技领域之一。电力系统中现有的各种控制系统,如电网紧急控制、EMS/SCADA、无功电压控制、继电保护、综合自动化,各自相互独立,且大都采用点对点的专线通信方式,如果将基于网络的控制系统(NCS)技术引入电力系统,可望为解决大系统的安全控制问题提供一条崭新的途径。本文在国家自然科学基金重大项目子课题的资助下,以电力网络化控制为主题,对AGC、水电机组、TCSC系统的控制,网络性能对控制系统的影响以及电力系统信息综合传输网络的控制展开研究。阐述了网络化控制系统的基本原理和构成,从理论上对网络化控制系统中的模型、节点驱动方式、延迟、资源调度进行了定性研究。运用网络演算理论给出了网络化控制系统的延迟上界。提出了将已有的实时调度算法运用于网络化控制系统中的思想。详细分析了电力系统实现网络化控制中的信息综合传输、通信时延对系统的影响、网络化控制系统的信息安全、多采样率和同步采样问题,并探讨了有效的解决方案。研究了网络性能对控制系统的影响,采用Truetime网络化控制仿真工具箱,选择励磁系统作为控制对象进行了仿真研究。对励磁系统网络化控制中的资源调度、节点驱动方式和通信网络的选择进行了研究。仿真分析验证了在资源调度方面,动态调度EDF算法可以有效保证网络化控制系统的性能,采用事件驱动方式可以有效避免网络化控制系统中的空采样和信息丢弃问题,在通信网络选择方面,采用高带宽和具有优先级机制的交换式以太网可以在信息综合传输网络中保证励磁系统网络化的控制性能。提出了网络化AGC控制模式,运用时滞动力系统理论建立了网络化AGC控制系统的模型。对时滞动力系统中的时滞依赖性稳定性条件和时滞独立稳定条件进行了比较分析,针对时滞独立性稳定性条件保守性大、条件严格的弱点,从解决工程实际问题的角度,提出了基于时滞依赖性稳定条件的鲁棒控制器设计方法。通过两区域的网络化AGC控制系统仿真研究表明,根据时滞依赖性稳定条件设计的控制器具有较小的保守性和良好的控制效果。研究了基于网络化控制系统的水电机组控制模式,探讨了其实现方法。建立了网络化控制系统延迟的乘性摄动模型,得出了基于μ综合控制理论的水电机组网络化鲁棒控制框架,求得了具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性的控制器。对水电机组的频率和负荷扰动仿真分析表明,μ综合控制器比H∞控制器和常规的PID控制器具有良好的控制效果。提出了基于广域测量信号的TCSC网络化控制方案。为将包含通信延迟的TCSC网络化控制模型转化不含延迟的常规控制系统模型,本文采用了引入增广状态方程的方案,并根据工程实际的需要,采用离散滑模变结构控制的思想,进行了控制器的设计。针对滑模变结构中的抖振问题,采用了有效的解决方案。仿真分析表明滑模控制器的有效性。在分析了现有IP QoS模型的基础上,针对电力系统信息业务的特点,提出了基于多协议标签交换(MPLS)的电力系统信息综合传输模式。对电力系统的信息特性进行了分析和建模,采用OPNET网络仿真工具对电力系统信息综合传输的仿真表明, MPLS+DiffServ网络比单纯的DiffServ网络更能有效地解决了电力系统信息综合传输中的拥塞问题,保证实时控制信息传输的时延和通信可靠性要求。
杨莲[9]2015年在《基于混杂系统理论的并网逆变器模式跟踪研究》文中指出本课题来自国家自然科学基金资助项目“风力发电并网逆变器的智能故障诊断方法研究”(项目编号:61364010)。面对能源短缺等问题,对新能源尤其是可再生能源的开发与应用迫在眉睫,为了实现并网,对逆变器的动态控制性能要求也越来越高,风力发电并网逆变器的研究越来越受到人们的重视。并网逆变器的模式跟踪对系统的运行模式进行跟踪与识别,可以实现较好的实时跟踪效果,从而更好地改善基于混杂系统理论控制的系统动态性能和稳定性能。对并网逆变电路进行模式跟踪方法研究的基本目的在于解决风力发电机组并网逆变器由于其复杂的体系结构以及变结构特性而使故障诊断较为困难的实际问题。正是基于上面的讨论,本课题拟从能量的角度研究基于模型的大功率并网逆变器模式跟踪的相关理论和方法,解决基于混杂系统理论的并网逆变器的建模与仿真、模式跟踪与识别。建立风力发电系统大功率的并网逆变器混杂键合图模型,实现基于全局解析冗余关系和高斯牛顿算法的并网逆变器离散模式的准确跟踪与识别,预期达到大功率并网逆变器运行模式的跟踪与识别以及基于模式跟踪技术的并网逆变器元件故障的可诊断性和可隔离性的离线研究及元件结构性故障的在线准确识别和定位。本文不仅为混杂系统理论和键合图理论在逆变电路中的模式跟踪及故障诊断拓宽了思路,也为并网逆变器的智能故障诊断方法提供了一定的依据。
仝庆贻[10]2004年在《混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用研究》文中研究指明混杂系统是包含离散事件系统和连续变量动态系统、两者又相互作用的动态系统。自八十年代以来，混杂系统的研究得到了很大的关注。由于混杂系统的复杂性和特殊性，即使是线性切换型混杂系统也具有非常复杂的非线性动态行为，传统的研究方法不能直接应用，稳定性研究很困难。而稳定性是对于控制系统的一个基本要求，许多实际系统从本质上说又都是混杂的。故研究混杂系统稳定性分析和控制方法在理论和应用两个方面都具有重要意义。 本文以李雅普诺夫函数法理论为基础，采用线性矩阵不等式方法对带有时变时滞摄动的混杂系统的稳定性进行研究。针对微分代数混杂系统的稳定性分析进行深入研究，并将其应用于电力系统电压稳定性的分析和控制。 重点从自动控制的角度综述了混杂系统的研究现状，在对现有混杂系统模型分析的基础上，指出混杂系统的稳定性研究是现阶段混杂系统的研究重点，基于李雅普诺夫函数法得出了许多重要的结论。对混杂系统在电力系统中的应用作了重点分析。 针对带有时变时滞摄动的混杂系统，基于单李雅普诺夫函数法和多李雅普诺夫函数法给出了能够使整个系统渐近稳定的切换律的设计办法，并把单李雅普诺夫函数法的切换律设计方法的结果以线性矩阵不等式形式给出，能够基于线性矩阵不等式算法来确定使系统渐近稳定的稳定边界。 建立了含有微分代数子系统的混杂系统的数学模型，并提出了包括该类混杂系统稳定性和(大范围)渐近稳定性定义在内的理论框架。通过单李雅普诺夫函数和多李雅普诺夫函数方法对此类混杂系统进行稳定性研究，得出了混杂系统在任意切换及慢切换条件下的稳定性及渐近稳定性结果。 给出了以微分代数混杂系统描述的电力系统电压稳定性的数学模型，分别利用单李雅普诺夫函数法和多李雅普诺夫函数法得到了具体实现慢切换条件下的微分代数混杂系统稳定性判定的充分条件，并进行应用，可找到切换律来使整个混杂系统达到稳定状态，进而分析电力系统电压稳定性。由于多李雅普诺夫函数法对于每个子系统的运行区域都提出一个李雅普诺夫函数，而不是所有的子系统都采用同一个李雅普诺夫函数，故比单李雅普诺夫函数法有更多优势。因此把此浙江大学博士学位论文混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用研究方法用于电力系统电压稳定性分析的时候，此优势不仅带来了稳定性分析上的简便，而且可给出系统的稳定域并可用来分析系统参数变化对电力系统电压稳定性的影响。该方法在电压稳定性分析中的实际应用，验证了切换律设计方法的有效性。
参考文献：
[1]. 电力系统分布式电压紧急控制研究[D]. 吴冀湘. 华中科技大学. 2003
[2]. 基于广域测量信息的电力系统暂态稳定预测与控制决策[D]. 褚晓东. 山东大学. 2006
[3]. 基于混杂系统理论的电力系统紧急控制[D]. 张俊龙. 北京工业大学. 2003
[4]. 基于有限自动机模型的混杂电力系统紧急控制问题研究[D]. 韩景红. 北京工业大学. 2001
[5]. 基于混杂系统理论的电力系统分布式连通控制[D]. 刘芳华. 中原工学院. 2012
[6]. 基于混杂理论的电力系统建模研究与仿真[D]. 岳耀宾. 山东科技大学. 2006
[7]. 基于Petri网模型的混杂电力系统紧急控制[D]. 吕书强. 北京工业大学. 2001
[8]. 网络化控制系统在电力系统中的应用研究[D]. 何飞跃. 华中科技大学. 2006
[9]. 基于混杂系统理论的并网逆变器模式跟踪研究[D]. 杨莲. 新疆大学. 2015
[10]. 混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用研究[D]. 仝庆贻. 浙江大学. 2004
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