电力系统供电负荷稳定性优化控制分析

电力系统供电负荷稳定性优化控制分析

陈亚平

内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布市化德供电分公司 013350

摘要：电力系统运行过程中，容易受到负荷的影响，使系统失去稳定的特征，导致系统的运行状态下降。基于此，本文将从系统模型、负荷频率、线性抗扰、补偿误差、失稳特征、系统仿真六个方面对电力系统供电负荷稳定性优化控制进行分析，使系统具有较强的抗负荷能力，对系统误差采取补偿措施，保障电力系统逐渐趋于稳定。

关键词：电力系统；供电负荷；稳定控制

引言：电力系统控制具有一定的难度，需要以系统模型作为分析依据，对负荷的状态进行判断，提高系统对负荷干扰的抗性，使电力系统具有稳定运行的基础。电力系统采用远距离输电形式，容易受到负荷的影响，导致电能输送过程中容易负荷失稳，致使系统的自我调节能力下降。

1电力系统供电负荷稳定性控制的重要性

电力系统运行过程中，需要对负荷的变化引起重视，确保负荷的具体扰动情况，避免系统产生较大的误差频率，导致电力系统的稳定性下降。干扰系统运行状态的因素角度，需要采用完善的控制方式，围绕供电负荷的影响展开分析，提高负荷控制的稳定性，使电力系统具有稳定的运行条件。负荷稳定是电力系统正常输电的关键，需要对控制区域进行分析，由非线性特征出发，使负荷控制具有严格的依据。负荷控制主要围绕以下两个方面展开：一方面，需要加强对负荷干扰的控制，防止产生负荷频率误差，使误差控制更加的精准化。另一方面，需要针对控制参数进行调整，防止控制过程出现失稳现象，充分发挥电力系统的鲁棒性能。稳定控制对于电力系统较为重要，需要对负荷稳定性进行完善，保障系统具有良好的有功功率。

2电力系统供电负荷稳定性优化控制措施

2.1系统模型分析

为了对电力系统进行分析，需要构建电力系统的模型，对系统的负荷状态进行量化，提高系统状态分析的准确性。供电负荷具有动态变化的特征，需要借助模型提高系统控制精度，提高符合控制的有效性。供电负荷调节主要涉及到以下动态，由计算公式表示如下：

调节阀动态：

电力系统动态：

汽轮机动态：

通过上述公式，便可以得到系统的动态分析模型，了解系统的负荷的变化及调节过程。负荷频率控制的关键在于扰动控制，需要提高对扰动的约束能力，防止在系统运行过程中引入扰动，将扰动限制在约束体系外，使扰动问题能够得到解决。另外，通过系统模型能够对系统的结构进行简化，便于对供电负荷进行分析，保障供电控制方法的合理性^[1]。

2.2负荷频率控制

负荷频率是衡量系统运行状态的重要参数，一旦系统的积分增益发生变化，将会造成系统误差的增加，影响系统的自我调节能力。积分增益是系统扰动的来源，将会引发电力系统的震荡现象，导致电力系统无法位置之前的状态，使供电负荷不再稳定。为了对系统的增益变化进行调节，采用PID自整定控制方式，对积分变量进行自动调节，防止供电负荷产生较大扰动，影响供电控制的稳定性。负荷频率控制遵循非线性规律，需要采用非线性控制方式，将模糊控制应用到控制器设计中，对负荷频率控制过程进行优化，提高供电负荷控制的有效性。由此可见，模糊PID自整定控制能够促进负荷运行的稳定，将扰动影响限制在一定范围，使扰动问题能够得到控制，保障负荷频率的控制能力。

2.3线性抗扰控制

供电负荷控制过程中，需要注重提高系统的抗扰动能力，合理对控制其展开设备，由控制器解决非线性问题，对控制参数进行优化。在线性自抗扰控制中，应采用整定自抗扰控制，确保状态反馈的控制效果，使控制器具有良好的观测增益。在非线性控制状态下，需要控制的扰动参数较多，扰动控制过程较为复杂，不利于扰动过程的控制。线性自抗扰控制能够对扰动参数进行限制，仅仅需要对两个参数进行控制，分别为反馈增益和观测增益，便于对控制参数进行调节。控制参数对增益的影响较为明显，需要对参数控制器进行调节，确保线性自扰动控制的适应性，提高整定参数控制的稳定性，保障扰动控制具有良好的整定空间，防止供电负荷产生较大的扰动。

2.4补偿误差控制

电力系统负荷控制过程中，可以采用补偿误差的控制方式，针对系统误差进行补偿，防止较大负荷的产生。线性自扰控制其属于一般结构，需要具有扰动控制的主动性，对扰动产生的误差进行补偿，进而起到消除扰动的作用，促进扰动控制措施的实施。影响线性自抗扰控制的因素较多，在高阶扰动的情况下，控制结构容易遭受破坏，导致抗扰动控制能力下降。为了应对这种情况，需要利用误差补偿方式，对扰动产生的误差进行修补，降低扰动情况对电力系统的影响，提高扰动误差的控制精度。通过误差补偿控制，可以对系统性能进一步完善，保障系统能够稳定地运行，使供电负荷能够稳定在有效范围内，提升系统的输电性能，保障补偿误差控制运用的合理性^[2]。

2.5失稳特定分析

负荷失稳对电力系统的影响较大，需要对失稳特性展开分析，提高负荷问题解决的针对性，保证输电控制的稳定性。电荷失稳特定如下：第一，当电压较低时，容易发生失稳现象，使电荷无法稳定传输。第二，感应电动机发生失速时，将会引发失稳现象，导致负荷运行的负担加重。而且，一旦负荷出现失稳问题，将会引起有功功率的变化，同时诱发无功功率的产生，导致系统无法稳定地运行，导致负荷电压的稳定性下降。以负载失稳为例，将会导致无功功率的增加，不利于对无功功率进行控制，导致系统运行的稳定性急剧下滑。为此，需要处理好负荷功率与电压之间的关系，提高对负荷的控制作用，防止静态电压出现持续提升，使得电压控制失去作用，使得供电负荷造成紊乱。因此，对供电负荷展开控制具有必要性，需要构建完善的控制机制，使负荷状态能够逐渐趋于稳定，对供电负荷的调节能力进行优化。

2.6系统仿真分析

为了对供电负荷的稳定性进行验证，需要对电力系统进行仿真分析，对运行参数进行调节，提高系统运行机制的完善性。系统仿真软件为MATLAB，通过阶跃曲线来分析系统误差，对负荷扰动进行深入分析，降低负荷扰动对系统的影响，提高控制参数配置的合理性。供电负荷控制过程中，需要对K_p、T_p、T_G进行调节，其中，K_p为发电机增益，T_p为发电机时间常数，T_G为调速器时间。负荷控制采用误差补偿方式，补偿系统k取值为0.5，用于对非线性情况进行调整，对负荷状态进行整定。设定整定参数K_p=125，T_p=25，T_G=0.06，在t=1s时加入一个阶跃信号，对扰动过程进行模拟，阶跃曲线可以快速恢复平稳，说明整定参数的配置具有可行性。

结论：综上所述，电力系统容易受到非线性的影响，需要做好系统的抗扰动调节，降低扰动对系统的影响，使系统状态能够快速恢复，防止系统受到负荷的破坏。为了提高电力系统的性能，应注重补偿措施的运用，采用误差补偿的形式，提高系统的线性抗扰能力，提高电力系统输电的稳定性。

参考文献：

[1]谢文涛. 变电站自动无功控制装置的研究与实现[J]. 电气开关,2021,59(05):30-33.

[2]席嫣娜,王方敏,李占赫,等. 计及系统级控制的柔性直流牵引供电系统潮流计算方法[J]. 电工电能新技术,2021,40(02):9-14.