第41卷第12期电力系统保护与控制Vol.41 No.12 2013年6月16日Power System Protection and Control Jun.16, 2013 先进控制理论在电力系统中的应用综述及展望
魏 韡，梅生伟，张雪敏
（电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，清华大学电机系，北京 100084）
摘要：自20世纪50、60代以钱学森《工程控制论》为代表的经典控制理论和以线性系统及最优控制为代表的现代控制理论问世以来，理论创新与工业应用成果丰硕，特别在电力系统中获得了广泛的应用。鉴于该领域文献众多，主要以大型发电机组励磁控制为主线，从稳定性、最优性、鲁棒性与实用性情况等方面综合对比经典控制与现代控制理论在电力系统中的应用情况，明确指出现代控制是经典控制的发展，经典控制是现代控制的基础，二者不可分割，具有天然的互补性，为此将二者合称为先进控制理论。进一步，在总结综述经典与现代控制理论在电力系统应用状况的基础上，对未来电力系统先进控制技术的发展做了若干展望。
关键词：电力系统；PID控制；线性最优控制；非线性控制
Review of advanced control theory and application in power system
WEI Wei, MEI Sheng-wei, ZHANG Xue-min
(State Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipment, Dept of Electrical Engineering,
Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: Since the classical control theory which was represented by Qian Xue-sen’s Engineering Cybernetics and modern control theory which was represented by the linear system and optimal control came into being in the 1950’s -1960’s, fruitful results of theoretical innovation and industrial application have been made and widely adopted in power system. In view of the numerous literatures in this research field, this paper borrows the achievements in the area of large generator excitation control during the past four decades as clues, launches a comprehensive survey and compares the classic control theory with modern control theory from respects of stability, optimality and robustness, finally reveals the intrinsic complementary between them. The modern control is the extension and development of classical control, while the classical control is the basis of modern control, so their combination is so called advanced control theory. Moreover, based on summarizing the application of advanced control theory in power system, this paper gives some outlook on the future development of advanced power system control technologies.
Key words: power system; PID control; linear optimal control; nonlinear control
中图分类号： TM71 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2013)12-0143-11
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按照国家电网公司的发展战略，“十二五”期间我国特高压电网将进入快速发展阶段，形成以“三纵三横”特高压交流和14回特高压直流为骨干网架的“三华”交直流混联电网。对于这个规模庞大的系统，研究其运行的动态特性进而构建先进的安全控制系统是极富挑战性的课题。此外，各种新技术如高压直流输电系统（HVDC）、灵活输电系统
基金项目：国家电网公司大电网重大专项资助项目课题(SGCC-MPLG001(001-031)-2012) （FACTS）等电力电子元件的应用，一方面增强了系统的调控能力，另一方面也增加了电网控制的复杂性，对电力系统的安全稳定运行提出了更高的要求。因此，改善与提高我国电力大系统的动态品质、安全稳定和经济性一直是电力科技的首要任务。提高电力系统稳定性的最经济和最有效的手段之一是采用先进的控制理论和方法。在过去的半个世纪里，电力科技工作者们为改进与发展电力系统控制技术进行了大量研究。为简明起见，本文主要以大型发电机组励磁控制为主线，梳理总结电力系统在经典控制、线性最优控制和非线性控制方面的研究成果，分析了电力系统控制技术的发展趋势。这里需要说