信息物理融合架构下的电力系统广域阻尼控制研究

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随着信息通信技术在电网中的广泛应用,信息通信技术已渗透到电网基础设施和应用调控的各个方面,不仅有利于增强电网监测和调控能力,也有利于实现电网与用户交互来优化资源配置,信息网和物理电网的融合与协作成为未来智能电网的重要特征之一,构成了典型的信息物理系统。然而,信息网和物理电网的相互依存在带来便利的同时,也为电力系统的运行和调控带来了诸多安全隐患。信息网络具有通信时延问题,易使系统控制器性能变差甚至反调,导致系统不稳定。为了能够有效抑制广域互联电力系统低频振荡和克服通信网络中时滞问题给电力信息物理系统的稳定运行带来的不利影响,本文对电力信息物理融合架构下的电力系统广域阻尼控制进行了研究,具体研究内容如下:首先,基于OPC技术实现了电力系统仿真工具DIg SILENT和信息系统仿真工具MATLAB的联合运行,建立了电力信息物理系统仿真平台,能够有效反应系统中信息系统和物理系统的交互影响,为后面的随机时滞的分析与补偿和广域阻尼控制器的设计提供了平台支撑。其次,建立了多机电力系统状态空间模型,并推导了基于系统状态空间模型的模型预测控制器(Model Predictive Controller,MPC)的预测方程和目标函数,提出一种基于模型预测控制的广域阻尼控制器设计方法,将模型预测控制器用于广域附加阻尼控制,与本地PSS协调作用,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调,提高系统的动态稳态性能。最后,为了补偿电力信息物理系统中存在的时滞带来的不良影响,提出了一种自适应时滞补偿方法,利用MATLAB里的Simevents工具箱设计了一种时延补偿器(TDC),该补偿器可以有效地补偿由不同延迟引起的相位偏差,从而来补偿通信中存在的随机时滞,改善广域阻尼控制器的性能。通过在平台上进行联合仿真分析,说明采用时滞补偿方法后的广域阻尼控制在信息系统存在的随机时滞的不利影响下,仍能有效抑制互联电力系统的区间低频振荡。
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