混雜電力系統(tǒng)頻率緊急控制的Petri網建模與仿真
核心提示: 我國電力系統(tǒng)己進入大機組大系統(tǒng)、超高壓、跨區(qū)域聯網的新階段超大規(guī)模電力網絡的出現對全網經濟調度和緊急備用等方面十分有利,但同時也帶來了一系列新的不利因素。在電力系統(tǒng)聯網成為發(fā)展主流的
核心提示: 我國電力系統(tǒng)己進入大機組大系統(tǒng)、超高壓、跨區(qū)域聯網的新階段超大規(guī)模電力網絡的出現對全網經濟調度和緊急備用等方面十分有利,但同時也帶來了一系列新的不利因素。在電力系統(tǒng)聯網成為發(fā)展主流的情況下,如何確
我國電力系統(tǒng)己進入大機組大系統(tǒng)、超高壓、跨區(qū)域聯網的新階段超大規(guī)模電力網絡的出現對全網經濟調度和緊急備用等方面十分有利,但同時也帶來了一系列新的不利因素。在電力系統(tǒng)聯網成為發(fā)展主流的情況下,如何確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和高效運行,如何保證充足、可靠、優(yōu)質和經濟的電能,己經成為電力系統(tǒng)控制領域中的前沿課題雖然,新的控制理論和調度策略被引入電力系統(tǒng)之后,確實取得了一些卓有成效的研究成果。但是,從近年來各國發(fā)生的大停電事故來看,現在的電力系統(tǒng)仍比較脆弱混雜電力系統(tǒng)的緊急控制就是在電力系統(tǒng)受到大擾動,系統(tǒng)頻率和電壓較大地偏離額定值甚至超出允許范圍,從而出現系統(tǒng)穩(wěn)定危機時,為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行和持續(xù)供電所進行的一系列校正控制。其措施可以施于電源側(如切機、快關等)負荷側(如切負荷)或電網(如串補投切)緊急控制的目的是以最小的代價,迅速抑制事故及異常行為狀態(tài)的發(fā)展和擴大,盡量縮短故障持續(xù)時間,減少事故對電力系統(tǒng)非故障部分的影響,使電力系統(tǒng)盡量維持在一個安全合理的運行水平。
然而,電力系統(tǒng)本質上是非純一的,除了表現出高維數、強非線性、多分布參數和干擾的隨機性等特征之外,最重要的性質就是其發(fā)電過程的動態(tài)連續(xù)性、輸配電系統(tǒng)的代數邏輯約束,以及包含或受離散事件驅動的多目標優(yōu)化控制這些都使得電力系統(tǒng)的緊急控制問題必然具有混雜控制系統(tǒng)所共有的特征本文基于微分Petri網這種對混雜控制系統(tǒng)建模和分析的有效工具,建立了混雜電力系統(tǒng)頻率緊急控制的模型,并給出了仿真控制。
1賦時微分Petr 1.1賦時微分Petri網的定義普通的Petri網在對離散事件動態(tài)系統(tǒng)的描述和分析方面具有獨到的優(yōu)勢,但是對在實際工程實踐中大量存在的連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)卻無能為力一個混雜控制系統(tǒng)是由事件驅動的離散操作機構、連續(xù)變量受控過程和介于這二者之間的轉換接口等3個部分有機組成的一個統(tǒng)一體,其開環(huán)模型可用一個九元組表示,即:而決定該混雜控制系統(tǒng)動態(tài)行為的運動方程為:;0,TsGR+為給定的采樣(保持)時間周期;k=int(t/Ts);由連續(xù)變量受控過程到離散事件操作機構的事件生成耦合量V將以Ts為周期進行采樣,由離散事件操作機構到連續(xù)變量受控過程的“內控律”所形成的支配耦合量T(k)的保持時間也應為Ts;intC)為取整函數2.2混雜電力系統(tǒng)頻率緊急控制的建模要素分析f.運動方程:X推出:la<)當:系統(tǒng)的頻率下降時系統(tǒng)中的旋轉備用機MshingHouse.Allrightsresd.頻率,令A/=fa,則可以歸納出頻率緊急控制問題的混雜模型要素如下:義如下。S1:正常運行狀態(tài)(|/|<.1Hz),系統(tǒng)頻率運行在允許的偏差之內,不需要采取任何緊急控制手段;K警戒運行狀態(tài)(0.系統(tǒng)頻率偏差超出額定的范圍,應當立即利用所有的旋轉備用,同時使正在進行調相運行和抽水蓄能運行的水力發(fā)電機組改為發(fā)電運行,并使其盡快滿發(fā);S3:緊急運行狀態(tài)(0.啟動快啟(quick-start)機組,并為切負荷做好準備;m極端緊急運行狀態(tài)(A/> 0.8Hz),低頻自動減負荷裝置動作,切除負荷(采取多級切除,級差取0.2Hz~0.3Hz);s5:恢復運行狀態(tài)(A/> 1.2Hz),根據實際情況將系統(tǒng)解列,盡量保證解列后系統(tǒng)的運行。
可控事件:2c= =使旋轉備用滿發(fā),使調相運行和抽水蓄能運行的水力發(fā)電機組改為發(fā)電運行,啟動快啟機組,切負荷,解列不可控事件:2u==;連續(xù)部分輸入:u=:采用MATLAB軟件對系統(tǒng)進行仿真的結果如所示從仿真結果可以看出,在系統(tǒng)分別過負荷5%,65%,10%的情況下,采用本文所提出的控制方法可看出,系統(tǒng)在有功功率缺額為10%情況下,采用本文提出的根據頻率下降率提前切負荷的方法,在故障發(fā)生4s左右切除了一部分負荷,加快了系統(tǒng)頻率的恢復過程。
4結語文中提出的微分Pet網模型,由于能同時處理連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)和離散事件動態(tài)系統(tǒng)的演化過程,使得對混雜電力系統(tǒng)頻率緊急控制的優(yōu)化策略能夠從全局出發(fā),從而取得更好的控制效果然而,由于現代大規(guī)模電力系統(tǒng)本身所具有的混雜性,用微分Pet網所建的模型在系統(tǒng)規(guī)模很大時,將出現“狀態(tài)維數爆炸”的問題這就需要對Pet網做進一步改進,以完善其表達和解算能力。這些問題將是我們今后的研究重點

責任編輯:電小二
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