第1章 电力系统控制综述 1
1.1 发展概述 1
1.2 不稳定性问题 2
1.3 控制系统 4
1.3.1 概述 4
1.3.2 控制运行状态 6
1.4 SCADA系统 6
1.5 功角与电压控制 8
1.6 频率控制 9
1.6.1 频率控制的必要性 11
1.7 动态特性与时间常数 12
1.8 小结 13
参考文献 13
第2章 频率控制与有功补偿 16
2.1 频率控制回路 16
2.2 一次与二次调节回路 18
2.3 频率响应建模 19
2.4 互联电力系统频率控制 22
2.5 LFC参与系数 27
2.6 频率运行标准 28
2.7 有功备用及其控制性能标准 30
2.7.1 有功备用/调节备用 30
2.7.2 性能控制标准 31
2.8 频率控制综合与分析综述 33
2.9 小结 34
参考文献 34
第3章 频率响应特征与动态特性 42
3.1 频率响应分析 42
3.2 状态空间动态模型 45
3.3 物理限制 49
3.3.1 发电机组出力速率与死区 49
3.3.2 延时 50
3.3.3 不确定性 51
3.4 综合频率响应模型 53
3.5 下垂特性 56
3.6 小结 57
参考文献 58
第4章 基于PI的频率鲁棒控制 60
4.1 H∞-SOF控制器设计 61
4.1.1 静止输出反馈控制 61
4.1.2 H∞-SOF 61
4.2 问题描述和控制框架 63
4.2.1 从PI到SOF控制的变换 63
4.2.2 控制框架 63
4.3 ILMI算法 66
4.3.1 算法改进 66
4.3.2 权系数选择 69
4.4 应用实例 69
4.4.1 算例研究 69
4.4.2 仿真结果 71
4.5 一种改进型可控输出向量 74
4.6 含时滞的频率调节 77
4.7 控制策略 79
4.7.1 时滞系统的H∞控制 79
4.7.2 问题描述 80
4.7.3 基于H∞-SOF的LFC设计 81
4.7.4 在三区域系统中的应用 82
4.8 实时仿真实验 83
4.8.1 电力系统仿真器 83
4.8.2 研究系统的配置 84
4.8.3 基于H∞-SOF的PI控制器 86
4.9 实验结果 86
4.10 小结 88
参考文献 89
第5章 基于多目标控制的频率鲁棒调节 92
5.1 混合H2/H∞的技术背景 93
5.2 控制策略 94
5.2.1 基于多目标PI的LFC设计 94
5.2.2 不确定性建模 97
5.2.3 改进的ILMI 97
5.2.4 权向量的选取（μi，Wi） 100
5.2.5 三控制区域系统中的应用 100
5.3 讨论 100
5.4 实时仿真实验 102
5.4.1 研究系统的配置 102
5.4.2 PI控制器 103
5.5 仿真结果 105
5.6 采用优化算法的跟踪鲁棒性能 109
5.6.1 多目标GA 109
5.6.2 鲁棒性能跟踪 110
5.7 小结 112
参考文献 112
第6章 μ理论和MPC在频率综合控制中的应用 114
6.1 基于μ理论的序贯频率控制设计 114
6.1.1 模型描述 115
6.1.2 综合流程 116
6.1.3 综合步骤 119
6.1.4 应用例子 120
6.1.5 仿真结果 124
6.2 基于μ理论的离散频率综合控制 125
6.2.1 综合方法论 125
6.2.2 应用实例 127
6.2.3 仿真结果 130
6.3 基于MPC的频率控制设计 132
6.3.1 模型预测控制 133
6.3.2 基于分散MPC的LFC 136
6.4 小结 139
参考文献 139
第7章 电力市场环境下的频率控制 141
7.1 电力市场环境下的频率调节 141
7.1.1 频率调节的参与者 142
7.1.2 调节框架 144
7.1.3 调节市场 146
7.2 LFC动态和双边合同 148
7.2.1 建模 149
7.2.2 仿真实例 152
7.3 考虑双边合同的基于鲁棒PI的频率控制 156
7.3.1 基于H∞-PI的二次频率控制设计 156
7.3.2 基于H2/H∞-PI的二次频率控制设计 157
7.4 基于主体频率鲁棒控制 163
7.4.1 频率响应分析 163
7.4.2 控制策略 165
7.4.3 PI控制器的整定 169
7.4.4 实时仿真 170
7.4.5 实验结果 173
7.4.6 备注 174
7.5 基于智能/搜索方法的二次频率控制 176
7.5.1 基于XCSR的二次频率控制 177
7.5.2 基于搜索法的二次频率控制 180
7.5.3 基于GA的经济型二次调频 183
7.6 小结 190
参考文献 191
第8章 紧急状态下的频率控制 195
8.1 频率响应模型 195
8.1.1 建模 195
8.1.2 紧急控制/保护动态分析 197
8.1.3 仿真实例 199
8.2 低频负荷减载（UFLS） 203
8.2.1 为什么减载 203
8.2.2 低频减载的文献简述 204
8.3 UFLS在多区域电力系统中的应用 205
8.3.1 定向负荷减载 205
8.3.2 一种集中式UFLS方案 207
8.3.3 基于频率变化率的定向减载方案 208
8.3.4 仿真实例 211
8.4 取代UFLS或UVLS的UFVLS 214
8.5 备注 218
8.6 小结 219
参考文献 219
第9章 可再生能源和频率调节 222
9.1 概述和现存的挑战 222
9.1.1 现状与展望 223
9.1.2 新的技术挑战 223
9.2 最新发展 224
9.2.1 影响分析和一次调频 224
9.2.2 二次调频和所需的储备 225
9.2.3 紧急频率控制 227
9.2.4 基于电力电子器件的RES系统 228
9.2.5 惯性响应 228
9.3 计及RES影响的广义频率响应模型 229
9.3.1 广义频率响应模型 229
9.3.2 频率响应分析 230
9.4 性能标准修订的必要性 232
9.5 仿真研究 233
9.5.1 孤立的小型电力系统 233
9.5.2 用Δf/Δt替换df/dt 238
9.5.3 24节点测试系统 238
9.6 可再生能源对频率调节的意义 241
9.7 小结 242
参考文献 242
第10章 风电与频率控制 247
10.1 风能对频率特性的影响 247
10.2 风能渗透下的频率控制 250
10.2.1 新英格兰测试系统 255
10.2.2 实时仿真分析 257
10.3 风能对频率调控的意义 259
10.3.1 以往的工作和成就 259
10.3.2 风机频率响应 261
10.4 控制系统设计以提高风频率响应 266
10.4.1 P、PD和PI控制器设计 266
10.4.2 H∞控制 273
10.4.3 模型预测控制 276
10.5 小结 277
参考文献 277
第11章 微网频率控制 281
11.1 微网结构和控制的背景 281
11.1.1 微网结构 281
11.1.2 微网控制 282
11.2 频率响应特性 285
11.2.1 频率响应模型 285
11.2.2 频率响应分析 288
11.3 基于广义下垂的控制综合 293
11.3.1 传统下垂控制 293
11.3.2 广义下垂控制（GDC） 294
11.3.3 基于广义下垂控制的控制设计 295
11.4 基于智能广义积分下垂的控制综合 297
11.4.1 基于粒子群算法的广义下垂控制设计 297
11.4.2 基于自适应模糊推理系统（ANFIS）的广义下垂控制（GDC）设计 302
11.5 小结 305
参考文献 305
第12章 基于虚拟惯量的频率控制 307
12.1 基本原理和概念 308
12.2 微网中的VSG 309
12.2.1 含VSG的微网结构 310
12.2.2 VSG在微网控制中的作用 312
12.3 现有VSG拓扑结构和应用 313
12.3.1 拓扑1 314
12.3.2 拓扑2 315
12.3.3 拓扑3 316
12.3.4 拓扑4 317
12.3.5 VSG应用 318
12.4 基于虚拟惯量的频率控制 319
12.4.1 惯性和有功补偿 319
12.4.2 频率控制结构 320
12.4.3 实验结果 322
12.5 频率控制环节和时间尺度 324
12.6 技术挑战和未来探索需求 326
12.7 小结 328
参考文献 328
附录 331
附录A 331
附录B 333
附录C 335
附录D 337