随着智能电网的发展,温控负荷作为一种能够储存热量/冷量的电力系统友好型设备逐渐受到重视。通过对温控负荷进行合理控制不仅可以促进更大规模的可再生能源并网,而且还可以提高电力系统调频能力。近年来,随着电网智能化的发展,可再生能源在电网中的占比进一步提高,智能化的测量控制装备也开始在电网中普及。传统的频率调节主要依靠发电机组和调频机组,但是大量可再生能源的接入对系统的调频能力及旋转备用容量提出了更高的要求,传统的调频方式已经较难适应智能电网的发展需求。据此本文设计了利用温控负荷的电力系统频率控制策略,所提策略不仅可以增加系统调频容量,而且还可以提高电力系统频率鲁棒性。本文的具体研究内容如下:(1)论述了本论文的研究背景及意义,以温控负荷中最具代表性的空调负荷为重点研究对象,并指出了空调负荷参与系统调频的可行性。从电力系统频率的测量技术、空调负荷的控制策略以及空调负荷的建模三个方面,介绍了国内外的研究现状,并确定了本文主要的研究内容;(2)基于空调的二阶热力学模型,建立空调的状态空间方程,研究单台空调工作过程中室内温度与开关状态之间的关系。考虑空调集群中参数的多样性,利用蒙特卡洛法研究空调集群的聚合响应特性,并对空调集群中的相关参数进行灵敏度分析,根据空调集群的响应特性曲线建立其二阶传递函数模型;(3)设计了基于Kalman滤波器的电力系统频率测量策略。考虑系统中存在的谐波等干扰信号引起的量测不确定性以及系统频率的动态响应特性,设计出针对频率响应模型的Kalman滤波器,与传统的过零检测法、低通滤波器等方法相比,本文所提方法能够有效地抑制系统中干扰信号引起的频率测量误差,并降低了系统响应延迟时间,提高了系统频率测量的精度。(4)针对新能源输出功率的波动性,此部分基于频率响应模型设计了空调集群的H_∞鲁棒控制器。采用闭环控制策略,以系统的频率误差为反馈信号,以空调集群的温度设定值为控制信号,通过改变空调集群的温度设定值调节空调集群的输出功率。控制器采用H_∞鲁棒控制器,并设计出了H_∞状态反馈控制器和H_∞输出反馈控制器两种控制器,最后通过仿真算例进一步验证本文所设计的控制器在抑制电力系统频率波动方面的优越性。