混杂电力系统频率紧急控制的Petri网建模与仿真

核心提示：　　我国电力系统己进入大机组大系统、超高压、跨区域联网的新阶段超大规模电力网络的出现对全网经济调度和紧急备用等方面十分有利，但同时也带来了一系列新的不利因素。在电力系统联网成为发展主流的情况下，如何确

　　我国电力系统己进入大机组大系统、超高压、跨区域联网的新阶段超大规模电力网络的出现对全网经济调度和紧急备用等方面十分有利，但同时也带来了一系列新的不利因素。在电力系统联网成为发展主流的情况下，如何确保电力系统安全、稳定和高效运行，如何保证充足、可靠、优质和经济的电能，己经成为电力系统控制领域中的前沿课题虽然，新的控制理论和调度策略被引入电力系统之后，确实取得了一些卓有成效的研究成果。但是，从近年来各国发生的大停电事故来看，现在的电力系统仍比较脆弱混杂电力系统的紧急控制就是在电力系统受到大扰动，系统频率和电压较大地偏离额定值甚至超出允许范围，从而出现系统稳定危机时，为保证系统稳定运行和持续供电所进行的一系列校正控制。其措施可以施于电源侧（如切机、快关等）负荷侧（如切负荷）或电网（如串补投切）紧急控制的目的是以最小的代价，迅速抑制事故及异常行为状态的发展和扩大，尽量缩短故障持续时间，减少事故对电力系统非故障部分的影响，使电力系统尽量维持在一个安全合理的运行水平。

　　然而，电力系统本质上是非纯一的，除了表现出高维数、强非线性、多分布参数和干扰的随机性等特征之外，最重要的性质就是其发电过程的动态连续性、输配电系统的代数逻辑约束，以及包含或受离散事件驱动的多目标优化控制这些都使得电力系统的紧急控制问题必然具有混杂控制系统所共有的特征本文基于微分Petri网这种对混杂控制系统建模和分析的有效工具，建立了混杂电力系统频率紧急控制的模型，并给出了仿真控制。

　　1赋时微分Petr 1.1赋时微分Petri网的定义普通的Petri网在对离散事件动态系统的描述和分析方面具有独到的优势，但是对在实际工程实践中大量存在的连续变量动态系统却无能为力一个混杂控制系统是由事件驱动的离散操作机构、连续变量受控过程和介于这二者之间的转换接口等3个部分有机组成的一个统一体，其开环模型可用一个九元组表示，即：而决定该混杂控制系统动态行为的运动方程为：；0，TsGR+为给定的采样（保持）时间周期；k=int（t/Ts）；由连续变量受控过程到离散事件操作机构的事件生成耦合量V将以Ts为周期进行采样，由离散事件操作机构到连续变量受控过程的“内控律”所形成的支配耦合量T（k）的保持时间也应为Ts；intC）为取整函数2.2混杂电力系统频率紧急控制的建模要素分析f.运动方程：X推出：la<）当：系统的频率下降时系统中的旋转备用机MshingHouse.Allrightsresd.频率，令A/=fa，则可以归纳出频率紧急控制问题的混杂模型要素如下：义如下。S1：正常运行状态（|/|<.1Hz），系统频率运行在允许的偏差之内，不需要采取任何紧急控制手段；K警戒运行状态（0.系统频率偏差超出额定的范围，应当立即利用所有的旋转备用，同时使正在进行调相运行和抽水蓄能运行的水力发电机组改为发电运行，并使其尽快满发；S3：紧急运行状态（0.启动快启（quick-start）机组，并为切负荷做好准备；m极端紧急运行状态（A/> 0.8Hz），低频自动减负荷装置动作，切除负荷（采取多级切除，级差取0.2Hz~0.3Hz）；s5：恢复运行状态（A/> 1.2Hz），根据实际情况将系统解列，尽量保证解列后系统的运行。

　　可控事件：2c= =使旋转备用满发，使调相运行和抽水蓄能运行的水力发电机组改为发电运行，启动快启机组，切负荷，解列不可控事件：2u==；连续部分输入：u=：采用MATLAB软件对系统进行仿真的结果如所示从仿真结果可以看出，在系统分别过负荷5%，65%，10%的情况下，采用本文所提出的控制方法可看出，系统在有功功率缺额为10%情况下，采用本文提出的根据频率下降率提前切负荷的方法，在故障发生4s左右切除了一部分负荷，加快了系统频率的恢复过程。

　　4结语文中提出的微分Pet网模型，由于能同时处理连续变量动态系统和离散事件动态系统的演化过程，使得对混杂电力系统频率紧急控制的优化策略能够从全局出发，从而取得更好的控制效果然而，由于现代大规模电力系统本身所具有的混杂性，用微分Pet网所建的模型在系统规模很大时，将出现“状态维数爆炸”的问题这就需要对Pet网做进一步改进，以完善其表达和解算能力。这些问题将是我们今后的研究重点