考虑时滞影响的汽轮发电机汽门开度的广域H∞控制

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1、第25卷第2期电力科学与工程VO1．25，NO．22o09年2月ElectricP0werScienceandEngineeringFeb．．2OO9考虑时滞影响的汽轮发电机汽门开度的广域控制蔡超豪(沈阳工程学院，辽宁沈阳llO136)摘要：研究了汽轮发电机汽门开度的广域肌控制，讨论利用线性矩阵不等式进行矾控制器设计的方法及步骤，除考虑时滞影响外，还计及了外部扰动和建模误差等不确定因素。以联接到远方系统的汽轮发电机为例，进行了存在广域测量系统时滞影响的发电机汽门的控制器设计。所设计的控制器具有很好的对时滞的不敏感性，并可以抑制外部干扰，保持电力系统的动态稳定。关键词：

2、广域控制；时滞；发电机汽门；矾控制；线性矩阵不等式处理方法中图分类号：TM712；1M761文献标识码：A度的广域控制。0引言信号在wAMS中传输存在着时间延迟(时滞)。时滞的存在使得电力系统的稳定分析和控制变得更电力系统中，习惯采用励磁控制来改善系统的加复杂和困难，这也是系统不稳定和系统性能变差小干扰及大干扰稳定性，但是由于受到励磁电流顶的根源之一。所以在引入WAMS的同时，必须考值的限制，仅仅依靠发电机励磁控制来改善系统的虑时滞的影响，检验所设计的控制器的性能是否会稳定性必竟是有限的。为了进一步提高电力系统暂受时滞的影响。由不同的通信介质组成的通信系统态稳定水平，

3、采用原动机的水门开度或汽门开度的的延迟时间是不同的，一般在100ms左右。光纤控制更有效。由于水击效应的存在，使得水门开度通信延时最小，微波系统稍大，对于卫星通信系统控制对改善系统暂态稳定性的作用有所减弱；相比甚至可能高达700ms。当考虑信号在wAMS中之下，汽门开度控制的作用更为突出。研究与应用的路由时间、阻塞问题以及同步问题时，则实际的大型汽轮发电机组汽门开度控制方案对提高电力系通信延迟时间可达到数百msp。统稳定水平有重要作用。随着科技的进步，现代控制理论已被现代鲁棒以全球定位系统(GPS)为基础的相量测量单控制理论所代替。为了计及外部扰动和建模误差等元(PM

4、U)技术，导致了广域测量系统(wAMs)不确定因素的影响，所以本文采用控制理论来的诞生，提供了能同时采集全电网多个结点信息的设计控制器。有效手段。wAMS已在包括我国在内的许多国家线性矩阵不等式(LMI)处理方法是研究电网中得到了应用，它能够对电网运行的诸多关键时滞影响和且。控制的方法之一。本文采用LMI来变量(如电压相量、电流相量以及各种开关量)进研究存在广域控制时滞和不确定性影响的发电机汽行同步采集，为电力系统分析及其动态监测提供第门的状态反馈H。控制器设计。一手资料。除了系统监测的功能外，充分利用WAMS进行广域控制，广域继电保护将是电网运1汽轮发电机汽门控制的

5、数学模型及存在行和控制技术的发展方向。已发表的论文多数将时滞影响的不确定系统WAMS用于区间阻尼控制，如PSS、FACTS以及励磁的广域控制n吨，用于汽门开度广域控制的研1．1数学模型究尚很少见。本文重点研究将WAMS用于汽门开以联接到远方系统的汽轮发电机为例，如图1收稿日期：2008一l1—18．作者简介：蔡超豪(t965一)，男，沈阳工程学院教授6电力科学与工程20O9年所示。当今大容量汽轮发电机组普遍采用具有中间门油动机时间常数，s。再热器的汽轮机，通常只有高压汽门参与改善动态1．2直接反馈线性化稳定的调节作用，而中、低压汽门并不参与。当采采用直接反馈线性化(D

6、FL)方法建立线性用实用化的蒸汽调节方程时，汽轮发电机组汽门控化模型，将式(2)对f求导，得制系统的数学模型为面等一号一等面(5)如将式(5)右端展开，它含有控制量和非线性函数。由于式(5)右端集中了所有的非线性因素与控制量，将其用一个虚拟输入量(或称虚拟控制量)E2xiXTXI来代替，即取图1联接远方系统的汽轮发电机组等日一号。一等面=一“(6)∞一∞。(1)使式(5)线性化：面=(7)面：等一)一(∞一∞。)=取△一，△∞=∞一∞o，将式(1)、(7)偏差化，便等(。一)一号(∞一∞。)(2)得出线性化模型△占=△＼一去。+()△面=△面=sin，=面cos(4)

7、n挖A△面=￡f式(1)，(2)为发电机组的转子运动方程，式1．3计及不确定性影响的数学模型(3)为高压汽门控制系统方程，方程组(1)～(3)(1)考虑外界干扰及模型误差，式(8)可写成构成非线性状态方程组，其状态变量为，∞，，△占=△∞自变量为时间f。式(2)中发电机有功功率P的简化表达式及的导数如式(4)所示，两者均为非线性函数。式(3)中z，为控制器发出的电控制△面：△面+等w信号，为方程组的输入量(或称控制量)。式中为发电机的转子运行角，rad；为发电机△面=+等w角速度，rad／s；∞。=3l4rad／s；为原动机总输出机械功率；。为其初始