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专利号: 2022110481943
申请人: 广西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于协议的非齐次驻留概率电力系统负荷频率控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)构建互联多区域电力系统:互联多区域电力系统的负荷频率调节系统涉及负荷、发电机、原动机、调速系统、LFC回路部分,将互联多区域电力系统建模为如公式(1)所示:其中,Δfi(t)为频率偏差, 为区域i和其它控制区域的联络线功率,ΔYi(t)是阀门位置, 是汽轮机机械输出, 是第i个控制区域负载扰动的偏差,Tg(r(t))和Tt(r(t))分别为调速器和汽轮机时间常数,Di(r(t))为阻尼系数,Mi(r(t))为发电机惯量系数,Ri(r(t))为第i个控制区下降系数,发电机模型表示为如公式(2)所示:

原动机模型表示为如公式(3)所示:

调速器模型表示为如公式(4)所示:

用于保持第i个区域的频率偏差稳态误差的区域控制误差信号定义为如公式(5)所示:随机变量r(t)表示为一个属于有限集合 的开关变量,定义

则第i个区域的互联多区域电力系统写成如公式(6)所示::

其中 除a51=‑2πTij外,其它als=0,另外xi(t)是状态变量,ui(t)是控制输入,yi(t)是测量输出, 是扰动输入,且满足:第i个区域的比例积分控制器表示为如公式(7)所示:其中, 表示待设计的控制器增益;

2)提出基于量化的事件触发调度协议如公式(8)所示:其中,

其中,ρp>0, 和 h表示采样周期,tkh表示事件触发时刻,s表示历史传输数据包的数量,Ωip是待设计正定矩阵,在通信网络中会存在网络诱导延迟,将零阶保持器的每一个时间段 划分成多个小区间的并集,即其中 定义延迟函数

进一步得到 其中

3)建立遭受混合攻击的基于事件触发协议的非齐次驻留概率的互联多区域电力系统:过程包括:

3‑1)非齐次驻留概率:假设意外的跳转过程采用非齐次驻留概率的模式建模,这种方式表示概率停留在模型中,系统内部出现的非均匀性,假设存在m种类型的开关模式σ(t),其中σ(t)∈M,M={1,2,…,m},对于任意的 定义指示性函数为如公式(9)所示:其中 且 切换系统中切换规则依赖于时间或者当前状态,但基于驻留概率的切换规则不依赖于时间也不依赖于当前状态,在此情况下,系统停留在子系统的概率是已知的,即如公式(10)所示:

3‑2)动态量化器:动态量化器定义如下:

3‑2‑1)如果z≤M1,有|q(z)‑z|≤Δ;

3‑2‑2)如果z≥M1,有|q(z)|≥M1‑Δ;

其中z是被量化的变量,Δ表示量化器的量化误差界,M1表示量化器的范围,同时,量化器采用以下动态调节规则,如公式(11)所示:其中,μ(t)表示待设计的动态量化参数;

3‑3)混合攻击:引入一个受伯努利分布影响的随机变量αi(t)表示来模拟DOS攻击,当随机变量αi(t)=1时,表示没有发生DOS攻击;当αi(t)=0表示攻击者断开PMU和负载频率控制LFC的连接创建开环系统,侵略函数满足以下有界条件如公式(12)所示:真实的输出信号描述为如公式(13)所示:其中,αi(t)∈{0,1}且数学期望为 βi(t)∈{0,1}且数学期望为

3‑4)建立遭受混合攻击的基于事件触发协议的非齐次驻留概率的互联多区域电力系统:将矩阵 增加四列成为第i个区域系统中的满秩矩阵,即 令则互联多区域电力系统写成如公式(14)所示:其中

a(t)=diagN{ai(t)I},β(t)=diagN{βi(t)I},X(t)=colN{Xi(t)},y(t)=colN{yi(t)},u(t)=colN{ui(t)},

4)给出系统指数均方稳定的充分条件并满足H∞性能、求解比例积分控制器增益:过程如下:基于李雅普诺夫理论,确保系统的均方指数稳定且满足H∞性能的充分性条件为:给定标量η2>0,ρp>0,κ>1,如果存在正定矩阵 M,R,W,Ωip和任意的矩阵Z,使得下面的条件成立,则残差增广系统是随机稳定的并且满足H∞性能指标:平均驻留时间满足:

其中,

采用线性矩阵不等式,求解比例积分观测器增益和控制器增益:给定标量η2>0,ρp>0,κ>1,如果存在正定矩阵 M,R,W,Ωip和任意的矩阵Z,使得下面的条件成立:其中,

控制器增益为 其中Z=diagN{Zi},第i个控制器增益如下: