一种基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法

本发明涉及一种用于考虑电动汽车并网的电力系统的事件触发容错控制方法，具体涉及一种基于中间观测器的电力系统动态事件触发容错控制方法。

背景技术：

1、电力系统由于运行场景的复杂性，通常难以发现被噪声和干扰掩盖的测量故障，这可能会导致系统性能下降。故障检测与容错控制作为故障诊断的重要组成部分，对提高系统的安全性和可靠性至关重要。容错控制的主要实现途径有两种，一是设计鲁棒控制器来让系统对于故障具有鲁棒性，二是估计故障并主动补偿故障。基于这个思想，研究人员对容错控制器的设计展开了大量的研究，并取得一系列成果。

2、此外，如今新建的电力系统通常会采用安装简单、扩展性强的网络控制方式。然而，由于有限的网络带宽，数据包在网络传输中不可避免地存在时延、丢包以及时序错乱等问题。如何在不牺牲理想的稳定性和性能的前提下，同时减少通信传输频率，事件触发控制就显得尤为重要。在事件触发控制环境下，只有当预设的条件被违背时，通信传输才会进行。

3、然而，上述的研究工作主要集中在针对特定类型故障的估计，这导致对于更一般的故障估计效果差。此外，上述的研究工作主要集中在针对考虑电动汽车并网的电力系统的事件触发容错控制，并未考虑网络带宽问题。因此，有必要采用中间观测器来估计故障并采用动态事件触发策略来节省带宽使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出基于中间观测器的电力系统动态事件触发容错控制方法，可有效提高在带宽有限条件下电力系统的故障估计与容错控制的性能。

2、本发明的具体技术方案如下：一种基于中间观测器的电力系统动态事件触发容错控制方法，包括以下步骤：

3、使用线性化技术，建立考虑电动汽车并网的电力系统的动力学模型如下所示：

4、

5、

6、式中，xt(t)＝[f(t)xg(t)pg(t)pe(t)δ(t)]表示系统状态，u(t)表示系统输入，fa(t)表示系统故障，d(t)表示外部扰动，fs(t)表示传感器故障，y(t)表示系统输出，z(t)表示调节输出，f(t)表示频率偏差，xg(t)表示调速器位置，pg(t)表示涡轮机输出功率，pe(t)表示电动汽车的增量变化，δ(t)＝∫ace(t)dt，ace(t)表示区域控制偏差，d表示负载阻尼系数，m表示惯性常数，rg表示调速器降速特性，tg表示调速器，tt表示涡轮机时间常数，ρe表示电动汽车降速特性，表示电动汽车控制增益，te表示电动汽车时间常数，b表示频率偏置常数，αg表示热力涡轮机参与系数，αe表示电力汽车参与系数；

7、设计一种中间观测器方法以重构系统状态和估计故障，具体步骤如下：

8、中间变量η(t)设计如下：

9、

10、中间观测器设计如下：

11、

12、式中，和分别表示系统状态、传感器故障和中间变量的估计值，表示累计估计误差，表示系统故障的估计值，l和s是待设计的观测器增益；

13、进一步，设计一种由系统输入和误差依赖触发参数构成的动态输入触发机制，具体步骤如下：

14、tk+1＝inf{t}t＞tk，||eu(t)||∞≥σ(t)}，

15、式中，eu(t)＝u(t)-u(tk)表示测量误差，tk表示上次触发时刻，tk+1表示下一触发时刻，σ(t)表示触发参数并由下式更新：

16、

17、式中，和σ分别表示触发参数的上下界，μ表示权重参数，α1和α2表示敏感度参数；

18、进一步，建立了一种针对本发明所涉及的考虑电动汽车并网的电力系统事件触发容错控制方案，具体步骤如下：

19、

20、式中，k为反馈增益矩阵，m为b的列数，ε为正常数；该算法可以保证系统一致有界稳定，证明过程如下：

21、c001：选取以下形式的复合能量函数：

22、

23、c002：式中表示系统的状态观测误差，表示中间变量的估计误差，p1，p2，p3和p4表示李雅普诺夫变量矩阵，y是给定的协调矩阵；

24、c003：计算v(t)的导数并考虑h∞性能，其中：

25、

26、c004：式中，γ表示h∞性能水平指标；

27、c005：进一步，考虑根据c003可得下式：

28、

29、c006：式中，∈为任意正常数

30、c007：进一步，考虑双曲正切函数的特殊性质，可得下式：

31、

32、c008：进一步，选择ζ(t)＝[ξ丅(t)，d丅(t)]丅，由c003、c005和c006得到当ξ＜0时时均有：

33、

34、c009：式中，ξ是一个8行8列的矩阵，ξ中的每一个元素分别为：

35、

36、

37、

38、

39、未提及位置的元素为维度合适的全零矩阵；

40、c010：根据c009，考虑电动汽车并网的电力系统在本发明所设计事件触发容错控制器下是一致有界稳定的。

技术特征：

1.一种基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法，其特征在于，所述考虑电动汽车并网的电力系统的动力学模型如下所示：

3.根据权利要求2所述的基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法，其特征在于，设计一种中间观测器方法以重构系统状态和估计故障，具体步骤如下：

4.根据权利要求3所述的基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法，其特征在于，设计一种由系统输入和误差依赖触发参数构成的动态输入触发机制，具体步骤如下：

5.根据权利要求4所述的基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法，其特征在于，采用中间观测器估计系统的状态和故障，并设计出容错控制器，具体步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种基于中间观测器的电力系统事件触发容错控制方法。该方法首先使用线性化技术，建立考虑电动汽车并网的电力系统的动力学模型，接着增广状态设计一种中间观测器方法来估计故障，并设计一种由系统输入和误差依赖触发参数构成的动态输入触发机制来降低通信传输频率，最后设计出使考虑电动汽车并网的电力系统一致有界稳定的容错控制器。该方法应用于考虑电动汽车并网的电力系统时，提高了故障估计的速度与准确度，保证了故障作用下系统的正常运行。

技术研发人员：顾阳,邵逸禹,沈谋全,李丽伟,张智浩
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13