1.一种基于一致性算法的电力系统分布式协同控制方法,其特征在于,所述方法利用拓扑建模确定每台发电机的邻居发电机,并设置各发电机之间的通信权重,从而确定系统的参数矩阵,定义各台同步发电机与其邻居发电机之间的相对功角以及相对转速,设计各台同步发电机的领导跟随一致性误差;建立第i台发电机的动力学模型;利用本地发电机与其邻居发电机之间的相对功角以及相对转速信息设计分布式自适应控制器;建立第i台发电机的状态方程,并设计非线性励磁控制器;通过调节外部储能装置的功率输出进行有功调节,以渐近消除所有同步发电机的偏差,使得系统恢复稳定;
所述利用拓扑建模确定每台发电机的邻居发电机方法如下:
由N个跟随者发电机和一个虚拟领导者组成的系统,B=diag{b1,b2,…,bN}表示为系统的领导跟随邻接矩阵,其中当第i个跟随者发电机通过通信网络与虚拟领导者连接时,bi>
0,否则bi=0;
第i台发电机的邻居发电机选取原则为:第j台发电机与第i台发电机之间具有强物理耦合且空间距离较近,则第j台发电机为邻居发电机,j≠i;利用邻接矩阵A中元素aij来设置通信网络中各发电机之间的通信权重,其中权重的大小表示发电机之间联系是否紧密,1为紧密,0为非紧密;
所述第i台发电机的动力学模型表示为:
式中,式中: ωi表示第i台发电机在同步旋
act nom
转参考下的实际转速ω 相对于额定转速ω 的偏差,单位rad/s;δi为第i台发电机的实际转子功角与第i台发电机的转子功角初值的差值,δi=δ′i‑δi0;δ′i为第i台发电机的实际转子功角,单位rad;δi0为第i台发电机的转子功角初值,单位rad; 为δi对时间的导数;
为ωi对时间的导数;Di表示第i台发电机的阻尼系数;Mi表示第i台发电机的惯性时间常数;
ui为控制输入;Pai为第i台发电机的加速功率;Pai为第i台发电机的加速功率,Pai=Pmi‑Pei,Pmi与Pei分别表示机械输入功率和电磁输出功率,三者均为标幺值;
Pei的表达式为:
式中,Bik=Bki表示第i台发电机与第k台发电机之间的等效电纳,E′qi和E′qk分别表示为第i台发电机q轴暂态电势、第k台发电机q轴暂态电势,以标幺值表示;
所述各台同步发电机的领导跟随一致性误差设计如下:
根据第i台发电机的动力学模型,定义第i台发电机与其邻居发电机之间的相对转速信息为:bi表示第i台发电机与虚拟领导者发电机之间的联系权值,设置bi>0且为常数;虚拟领导者发电机的转子转速状态为0,其状态信息可被所有发电机获取;通过邻接矩阵A中元素aij设置各发电机之间的通信权重,即aij表示第i台发电机与第j台发电机的通信权重,其中权重的大小表示各发电机之间的联系是否紧密,1为紧密,0为非紧密;
所述分布式自适应控制器设计如下:
式中, 为 对时间的导数;Mi为第i台发电机的惯性常数;χi(ei)为待定的非线性函数;
γi≥1表示任意非递减函数,且 是未知常数θi的估计值,其中
ci为任意正常数;ei为第i台发电机与其邻居发电机之间的相对转速;
所述第i台发电机的状态方程为:
其中,xdi和x′di分别表示第i台发电机的d轴电抗、d轴暂态电抗;Tdoi表示第i台发电机d轴开路暂态时间常数;E′qi为第i台发电机的电量;Efi和Eqi分别表示第i台发电机的励磁电压、q轴电压,均用标幺值表示;Bik为第i台发电机与第k台发电机之间的等效电纳;δi为第i台发电机的实际转子功角与第i台发电机的转子功角初值的差值;Mi为第i台发电机的惯性常数,单位s; 为ωi对时间的导数; 为δi对时间的导数; 为δk对时间的导数; 为Eq′i对时间的导数;
所述非线性励磁控制器设计如下:
其中,Eqi为第i台发电机的q轴电压;Tdoi表示第i台发电机d轴开路暂态时间常数;Qei为第i台发电机的无功功率;Pei为第i台发电机的有功功率;Di为第i台发电机的阻尼系数;ωiact nom表示第i台发电机在同步旋转参考下的实际转速ω 相对于额定转速ω 的偏差;Efi为第i台发电机的励磁电压。