时滞分布依赖的网络化电力系统负荷频率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电力系统负荷频率控制方法，具体设及一种时滞分布依赖的网络 化电力系统负荷频率控制方法。
【背景技术】
[0002] 负荷频率控制化oad Frequen巧Control ,LFC)是一种重要的保证电力系统稳定 运行的控制手段。在传统的电力系统负荷频率控制策略中，各个节点之间的通信连接方式 通常是点对点的专线通信方式，测量与控制信号在专线中传输，其中存在极小的延时，我们 通常在设计LFC控制策略时将其忽略。随着技术的发展，在解除管制的市场化电力系统负荷 频率控制策略中，基于传输控制协议/因特网互联协议(TCP/IP)的电力通信网络得到越来 越广泛的应用，相较于传统的专线通信方式，采用基于TCP/IP协议的电力通信网络的通信 策略可W大大降低通信网络构建成本，且具有更加灵活的优势。然而，随着基于TCP/IP协议 的电力通信网络的广泛使用，如果不能很好地处理其中存在的不可忽视的时变网络诱导延 时，电力系统的控制性能将大幅下降，甚至造成整个系统的不稳定，运为电力系统负荷频率 控制策略的分析综合与设计带来了新的挑战。
[0003] 在传统的网络控制模型中，一般假设时变通信延时是均匀分布的。在实际网络通 信中，时变网络延时通常在一定的时间间隔内非均匀分布。基于传统假设获得的高保守性 的结果越来越无法保证网络化电力系统安全、稳定的运行。如何处理网络化电力系统中时 变网络延时的非均匀分布问题也是广大研究者致力于解决的一大难题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种时滞分布依赖的网络化电力系 统负荷频率控制方法，针对传统网络化电力系统负荷频率控制中仅考虑常延时或均匀分布 时变延时的问题，充分考虑时变通信时滞的非均匀概率分布特性，建立一种网络化随机时 滞概率分布LF对莫型;构造一种新颖的李雅普诺夫函数，利用凸组合方法来获得系统时滞分 布依赖稳定分析与控制综合相关结论，相较于传统结论具有更低的保守性，并且在计算过 程中避免引入多余的自由权矩阵，从而使得运算时间大大减少，提高了控制与运算效率。
[0005] 为了实现上述目标，本发明的技术方案为：
[0006] -种时滞分布依赖的网络化电力系统负荷频率控制方法，包括如下具体步骤：
[0007] 1.建立考虑时滞概率分布的网络化电力系统随机时滞LFC动态模型：
[000引（1)建立考虑通信时滞的网络化电力系统LFC动态模型： .专(0二+度化货牛龙妨
[0009] I WJ) = CMO
[0010] 其中，x(t)是系统的状态向量，刊/)是x(t)对时间t的导数，11(1:)=的[1：-1：(1：)]是 系统的控制输入，K是系统的控制器增益矩阵，T(t)是电力通信网络中的时变通信延时，CO (t)是能量有界的扰动信号，y(t)是系统的控制输出，A，B，F，C是具有适当维数的常系数矩 阵。
[0011] (2)建立基于雌?八?协议的电力通信网络中网络诱导延时的时滞概率分布模型：
[0012] 在基于TCP/IP协议的电力通信网络中，通信延时按照一定的概率在一定的时间间 隔内非均匀的分布。设时变网络诱导延时T(t)符合如下概率分布：
[001 ；3] Prob[ T (t) E [ Tl , T2 ) ] = S , Prob[ T (t) E [ T2 , T3) ] = I-S。
[0014] 其中，Tl, T2，T3分别是T(t)的延时下界、时延分布临界值、延时上界。
[0015] 定义两个连续时间区间：Ql={t:T(t)e[Tl,T：2)}，Q2={t:T(t)e[T2,T3)}，
[0016] 定义随机变量:《(。=]尸€云1， Pr()'，;^?、(?）二l|二E|(HO}:二(、'
[0017] 贝 Ij^ <?、 。 Pr()W(〇 = (); = l-E{d{/)}:=l-《
[0018] 定义：^ '/、I-, 、、I /
[0019] 其中，0含S^，E{S(t)}是S(t)的数学期望。
[0020] (3)建立时滞概率分布依赖网络化电力系统LFC动态模型：
[0021 ] f对''）二 Ar(0 +巧0公欠 C诗《一r,(〇] + [l-巧0]公於Cv|> -r，(〇] + FcXO Iw) =仅W
[0022] 结合(1)、（2)，得到如上考虑时滞概率分布的网络化电力系统LFC动态模型。
[0023] 2.系统时滞分布依赖稳定性分析与控制器综合相关结论
[0024] (1)给出了系统的Hoo性能条件
[00剧给定正常数11，12，13,4,5，对于给定的扰动抑制水平丫>0及控制增益矩阵1(，如果 存在适当维数的对称矩阵？>0，化>0(1 = 0，1，...，4)瓜>0及>()(/ = K2)，使得线 -广 來 來- 1 11 性矩阵不等式r;i* <0成立， 0
[0026]其中；
[002引 an = PA+ATp+Qo-Ro+cTc，日21 = Ro，日31 = ScTkTrTp，日51 = (I-S) cTfeTp，日71=pTp，
[0029] 曰22 = -Qo+Q广Ro-Ri，日32 = R广Ui，日42 = Ui，日33 = -(I-Ji) (Q广化）-2Ri+化+UiT,日43 = R广 Ui,
[0030] a44 = -Q2+Q3_R广R2 ,a日4 = R广化，日64二化，a日日=-(I-Ji) (Q3-Q4)-2R2+化+化T,a(5日=Rg-化，
[0031] a册=-尺广化，日77 = -丫
[0032] r 11 = C〇1{tiR〇Wi-1，(T2-Ti)化 Wl-I，(T3-T2)R2W^i} (1 = 2,3)
[0033] r22 = -diag{Ro，Ri，lM
[003引 Wi=[A，0，SWC，0，（1-S)WC，0，F]，W2=[0,0，BKC，0，-BKC，0,0]
[0036] 则上述考虑时滞概率分布的网络化电力系统渐近稳定且具有Hoc范数界丫。
[0037] (2)确定控制器增益矩阵K
[003引给定正常数11，12，13,4,5,6一0及扰动抑制水平丫>0，如果存在适当维数的对称 「襄 * 矩阵；^>化資>0(《?二0，U，4)、馬' S >0(/二U).适当维数的满秩矩阵M及任意矩 y -i pf 來 杏 举 丫 一复:/ 卒1 ~ 阵N使得线性矩阵不等式AfC-CZ -J <0及資「;： * : <0成立 f 0 r * L。！ 0 0 -/」
[0039]其中；
[0041 ]資。。AT +沿r +疫-馬，窃21二馬，藏二旅-八-公'-，礙=々-巧护於及了，％二沪，
[0042] 餐2 =_贫-K)1-局一々成=々=咕如二一(1-片始一島）一2々-山,+巧'：如
[0043] 544 =―島4? -々-反-武4 =尽一(与，命4 =i -八K貧-贫)-2化+ 6; +氏/:布,=馬一1馬，
[0044] 起=_餐-贫，私三-巧
[0045] f；二w/{r,車;-,,h-r,)审;夺;_,}"二2，；3)
[0050]则上述考虑时滞概率分布的网络化电力系统渐近稳定且具有Hoc范数界丫。求解此 矩阵不等式条件可得控制器增益矩阵K = NTi。
[0051 ] (3)建立输出反馈控制器u(t)=KCx[t-T(t)]。
[0052] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进 步：
[0053] 本发明建立了考虑时滞概率分布的网络化电力系统随机时滞负荷频率控制动态 模型，该模型充分考虑了基于TCP/IP协议的电力通信网络中的时变通信延时的非均匀概率 分布特性;在进行系统稳定性分析与综合的过程中构造一种新颖的李雅普诺夫函数，利用 凸组合方法来获得系统时滞概率分布依赖稳定分析与控制综合相关结论，在计算过程中避 免了引入多余的自由权矩阵。相较于传统LF对莫型与控制策略，本发明的结论具有更低的保 守性，使得网络化电力系统负荷频率控制的控制效率得到了