左华明
内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局土右分局 内蒙古 包头 014100
摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。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。本文就电力系统供电负荷稳定性优化控制展开探讨。
关键词：电力系统；供电负荷；线性自抗扰；优化控制
引言
随着时代的不断发展电力为人们带来的越来越重要的影响也使其成为了人们生活中重要的内容。在对供电负荷的稳定性进行优化的主要目的在于使电力系统的稳定性和电能的质量得到有效的保障。但是，在进行实际工业控制的过程中常常会伴有调速器死区或者发电速率约束以及限幅限速等问题，这些问题的出现就使系统的本身性能受到了严重的影响，在系统性能发生恶化的情况下甚至发生系统不稳定的问题。
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 负荷频率控制的有关研究
在设计和操作电力系统时，只能借助积分控制常规的负荷频率是一个重要问题。而积分增益在过大的时候，会导致系统性能降低，系统发生严重振荡，也可能会有不稳定的情况出现。所以，积分增益的设置要折中，设置在较小超调与系统理想暂态恢复响应之间。如今一些文献已经有了不少针对负荷频率控制积分增益整定的方法。在增加了电力系统复杂性，扩大了电网规模的情况下，也增加了系统振荡导致广域停止供电的风险。在负荷频率控制上，一些文献已经提出了一些方法。比如有的文献对于双馈风型的电机组，提出了负荷频率控制的两种策略，控制下降速率和控制惯性；有的文献提出了以内模控制和二自由度为基础整定PID的过程，不过这些文献都没有考虑到系统的非线性。在电力系统的实际运行中，普遍存在非线性情况。所以，要以负荷频率控制系统的非线性基础，设计控制器，确保系统控制性能。
3 误差补偿策略
本文所考虑的单区域系统模型如图1所示。在实际系统中，一些非线性特性是普遍存在的，如:调速器死区、限幅限速和GRC等。这些非线性特性会恶化系统的控制性能，甚至出现不稳定。LADRC相对其它控制来说，结构更简单且适用于各种非线性系统。另外，该控制器只需整定两个参数，计算简单，能够容易地应用到工业中。所以，在本文，将LADRC应用于存在非线性特性的LFC系统中，以恢复和改善系统的控制性能。然而，LADRC作为一种一般控制结构，当系统存在非线性特性时，需要将LADRC转化为高阶控制器，但这样会破坏其固有的控制结构，可能会使其失去主动抗扰的特性。为此，本文提出了一种误差补偿策略，在保持LADRC主动抗扰特性的同时，进一步提高它的控制性能。本文提出的基于LADRC的误差补偿策略设计方案如图2所示。其思想是将汽轮机的理论输出与实际输出的误差作为外部扰动，加入LESO进行估计。这样，LADRC就能够很好地消除这些非线性特性的影响，使系统的控制性能能够快速地恢复和改善。其中，k是一个静态补偿系数，可手动调节。
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图1存在非线性特性的供电负荷稳定性优化控制系统
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图2采用误差补偿策略的LADＲC的LFC系统
4 线性自抗扰控制
（1）结构。结合国内外大量学者总结出的一些经验我们可以发现自抗扰控制并不需要了解被控对象以及扰动的完全模型，只需要对对象的相对阶和增益加以了解便可以。我们首先假设被控系统的模型如下所示：
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式中，f（y，u，d）所表示的是系统一些未知的动态和相关外部扰动的组合，在对自抗扰控制进行设计的过程中假设具有一定的未知性，在这里我们将其称之为广义扰动。在自抗扰控制的框架之中主要是通过一个ESO来对f（y，u，d）这些未知的广义扰动进行估计。可以将假设的系统模型写成
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对该模拟系统的全阶Luenberger观测器进行设计如下所示：
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式中，L表示的是观测器增益：
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在A-LC逐渐趋向稳定的情况下
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和zr+1越发接近
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以及广义扰动f（y，u，d），而这也就意味着我们可以对这个扰动加以利用来实现和控制，通过这样使抑制的效果能够更快的实现。（2）参数整定。通过上述内容可以看出一个LADRC需要设计出两组的参数，LESO的观测器增益LF和r重积分的系统状态反馈增益Ko主要是为了调节过程中的便捷性，根据相关资料显示这两组增益的整定可以具体的转化成控制器宽待和观测器宽带两个参数的整定。考虑到LESO，可以将A-LC的特征方程转换成如下所示：
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为了尽量简洁可以假设所有的观测器几点都是配置在-wo之上，由此可以推出
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在广义扰动f（y，u，d）能够准确估计的情况下原系统会变成一
个多重的积分模型，并且在和较为接近
的情况下可以得出如下的状态反馈闭环特征方程
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同理如果将所有的控制器极点都配置在-wc上的话可以得出
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进而得出
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由此在对反馈控制律进行增益的时候也只需要对单个参数wc进行调节就可以。由此我们可以发现LADRC的本质上是属于一种独立于被控对象模型的具有较好的普适性的控制结构，我们需要对对象的相对阶r和相应增益b来进行了解。而LADRC只需要对2个参数进行整定就可以极为简单的被控制工程师所理解，并且这个结构的本身又具备积分行为，综上在对系统进行设计的过程中不需要再额外的加入积分器。
结语
总而言之，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。
参考文献
[1]叶铁丰，戴志博，陈伟，等.基于数据挖掘技术的短期电力负荷预测方法[J].电子世界，2019(01):30-31.
[2]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.