蒋金龙
四川省水电集团大竹电力有限公司 四川 635100
摘要：对于电力系统而言，如果遇到了雷雨天气发电机组的同步运行能力和电力传输稳定性不受影响，就表示该系统具有供电负荷稳定性。但是，许多电力系统供电负荷的稳定性并没能达到相应标准，以至于系统辐射范围内的生产生活用电受到了干扰。因此，供电企业员工应该在工作中着力电力系统的供电负荷稳定性。
关键词：电力系统；供电负荷；线性自抗扰；优化控制
引言：非线性是电力系统运行环节的显著特性，所以在对电力系统供电负荷稳定性进行优化控制时，相关工作人员应该采用线性自抗扰控制方法。而且，要在实践工作中进一步优化和提升线性自抗扰控制系统的性能，还应该合理应用误差补偿措施。在接下来的文章中，将针对电力系统供电负荷稳定性优化控制方面进行详细分析，希望能够给相关人士提供些许参考依据。
1.供电负荷稳定性的优化控制意义
如今，经济水平的提升和科学技术的进步，使得电网辐射范围逐渐扩大，电网区域的互联程度也在不断提高，电网已然成为了多区互联的电力系统。电力系统在运行环节会受到多种因素干扰，其中的不可抗力因素较多，所以系统运行的稳定性难以维护。但是，稳定、安全、持续地供电，是电力系统的运行目标，所以为了达成这一目标，相关工作人员必须对其进行控制和优化。在此环节，供电负荷扰动会造成系统频率偏差，因此通过优化控制供电负荷稳定性来保障电力系统运行安全、稳定十分可行。也就是说，优化控制电力系统供电负荷稳定性，有利于提高电力系统运行质量，维护生产生活用电安全。在优化控制负荷频率时，相关工作人员应该牢记其主要任务：其一是让受干扰状态下的电力系统供电负荷频率偏差为0，并保证联络线交换功率可以能回到初始设定值；其二是针对具有不确定性的外部干扰和系统模型，应在确保鲁棒性能的基础上开展控制器设计。
2.电力负荷频率控制与系统模型
2.1负荷频率控制研究
通常来说，电力系统设计人员只能基于积分控制常规负荷频率。但是，这种操作很容易对电力系统运行造成负担。比如，积分增益过大，电力系统不仅会出现性能降低还会引发其剧烈震荡及其他不稳定情况。所以，为了避免积分控制环节的不良影响，相关工作人员在控制供电负荷是应该合理设置积分增益[2]。比如，以较小超调和系统理想暂态恢复响应之间为积分增益设置空间。当然，相关工作人员也可以根据已有文献来整定积分增益。电力系统的复杂性、电网规模和系统震荡被放大以后，广域停止供电的风险也随之增加，面对这一问题研究者已经提出了负荷频率控制方法。比如，基于内膜控制、二自由度来整定PID；控制双馈风电机组的惯性和下降速率等。不过，上述方法并未充分考量电力系统的非线性特点，并不能从根本上解决供电负荷频率控制问题。近年来，电力领域对负荷频率控制系统的非线性问题研究较为深入。有部分研究人员认为，可以基于FCMCT（中枢运动传导时间）建立最优模糊规则；或基于模糊逻辑控制，对直流电机的死区补偿装置进行有效设置。当然，也有人提出鉴于有发电速率约束存在于供电负荷频率控制中，所以可以通过控制扩张积分来消除因控制常规PI而产生的超调量。上述理论在一定方法具有可行性，能对非线性的负荷频率控制系统进行优化，但由于控制器结构复杂所以实际应用难度相对较大。因此，在电力系统供电负荷频率控制问题上，相关工作人员应该找到更具使用便捷性和结构简单性的控制方法，以非线性为基础开展控制器设计，只有这样才能保证机器的实用性。比如，应用机构简单的线性自抗扰控制[1]。
2.2系统模型
调节阀、电力系统和汽轮机动态是有非线性特征的供电负荷稳定性优化控制系统的重要组成部分。在系统运行环节，这三大系统的动态都可以通过公式来计算，其具体的计算公式如下：调节阀动态公式：Gg(s)=1/(TGs+1)电力系统动态公式：Gp(s)=Kp/(Tps+1)汽轮机动态公式：Gt(s)=1/(TTs+1)图1是拥有非线性特征的供电负荷稳定性优化控制系统的模型。在该系统模型之中，供电负荷的扰动情况用△Pd来表示，发电机增益情况以Kp表示，而发电机和汽轮机的时间常数分别用Tp和TT来表示，而调速器的时间常数则以TG来表示。同时，△f（t）用来表示频率偏差，△PG（t）代表着汽轮机输出变化情况，而△XG（t）等同于调速器的气门位置变化情况。基于上述模型参数和公式，我们可以用△f=G（s）u+Gd（s）Pd来表示系统模型。
3.线性自抗扰控制与补偿误差
3.1线性自抗扰
上世纪末，利用自抗扰控制应对非线性系统抗干扰问题的思想被提出，在实际作业环节需要先做好非线性系统扰动情况的预估和判断而后再基于控制手段抑制干扰。非线性控制器其结构更为简单，装置的适应性也比较高，但在其使用环节必须调节多个参数，无法被广泛应用于实际，所以并不能将其应用在电力系统供电负荷频率控制环节。但是，作为非线性自抗扰控制器的简化版，线性自抗扰控制器却可以被应用在工业中。使用这种控制器时，只需要整定两个参数就能简化整定自抗扰控制过程[2]。在线性自抗扰控制器的使用过程中，相关工作人员需要设计的参数是重积分系统的状态反馈增益和状态观测器的观测增益；当然，为了提高设备参数调节的便捷性，相关工作人员还可以将以上两种参数转化为观测器和控制器的带宽。在这种情况之下，控制器使用人员只需要调节单个带宽参数就能对反馈控制率进行增益。在使用环节只需整定两个参数的调节方法也比较便于控制人员理解；线性自抗扰控制器自带积分内的特点也让控制器设计人员无需考虑额外加入积分器的问题。
3.2补偿误差方法
将线性自抗扰控制器应用在存在非线性特征的负荷频率控制系统中，可以对系统的性能进行改善，对于提升系统运行稳定性和有效性十分有利。但是，作为一种控制结构，线性自抗扰控制具有一般性，如果在负荷频率控制系统中存在非线性特点，那么应该对线性自抗扰控制的性能进行优化，使其成为高阶控制器，但这种行为往往会破坏原本的控制结构，甚至还可能导致控制器的主动抗扰能力丢失。基于此，相关工作人员应该合理应用补偿误差策略，为确保线性自抗扰控制器在主动抗扰能力不变的前提下实现控制性能提升提供辅助。在实践工作中，误差补偿设计人员在作业时应该以线性自抗扰控制为基础，设计思路是将汽轮机的实际和理论输出误差看作是外部扰动，再加入负荷频率控制后加以估计。在此环节，线性自抗扰控制就能有效消除负荷频率控制环节的非线性影响，使得控制系统的控制性能被恢复和优化[3]。
结论：
简而言之，电力系统运行安全事关人们的生产生活用电稳定性，所以在实践中不断优化系统控制方法至关重要。基于此，本文着眼于电力系统的供电负荷稳定性问题，分析了优化控制电力系统供电负荷稳定性的意义，还对供电负荷稳定性优化控制模型以及负荷频率控制的研究情况进行了概述，并对线性自抗扰控制和补偿误差策略展开简要论述，希望能为相关工作人员带来参考。
参考文献：
[1]韩京清．自抗扰控制器及其应用[J].控制与决策，2018，19(1)．
[2]周蓉，陈雯，谭文．双馈风机的两种负荷频率控制方法分析与比较［J］．计算机仿真，1006－9348(2018)12－0081－04．
[3]张守艮.电力系统供电负荷稳定性优化控制研究[J].数字通信世界，2018(11):99+56