[發明專利]基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310576611.6
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103560531A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 馬步云;周雪松;陸斌;馬幼捷;隋小雨;才鴻飛;曲兆旭;葛林耀;王斌;王錚;楊凱;張改利
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司;天津理工大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;G06N3/12
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

1.一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統，包括含有負載的電網、信號檢測電路和負載，其特征在于它包括電壓、電流檢測電路、A/D采樣及轉換模塊、DSP控制單元、兩個PWM驅動單元、兩個SMES模塊；其中，所述電壓、電流檢測電路的輸入端連接電網兩條負載支路和兩個SMES模塊的輸出端，其輸出端連接A/D采樣及轉換模塊的輸入端；所述A/D采樣及轉換模塊輸出端與DSP控制單元的輸入端連接；所述兩個PWM驅動單元的輸入端與DSP控制單元的輸出端連接，其輸出端分別與兩個SMES模塊的輸入端連接；所述SMES模塊輸出端與外部電網相連接。

2.根據權利要求1所述一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統，其特征在于所述電壓電流檢測電路，工作電壓為正負15V，量程選擇0～5A，輸出電流為0～25mA。由三個ELM模塊檢測A相B相和C相的電流，得到-25n1A～25mA電流信號，接100歐姆的精密采樣電阻，變成-2.5v—2.5v的電壓信號。

3.根據權利要求1所述一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統，其特征在于所述DSP控制單元由選擇模塊Sel1、選擇模塊Sel2、交叉變異模塊Xom、適應度模塊Fitl、適應度模塊Fit2、全局控制的控制模塊Ctl、隨機數模塊Rng、保存兩袋種群個體和適應度的存儲器模塊Ram和DSP控制模塊ADSP構成；其中所述交叉變異模塊Xom與選擇模塊Sel1、選擇模塊Sel2、適應度模塊Fitl、適應度模塊Fit2及隨機數模塊Rng呈雙向連接，且其輸入端與全局控制的控制模塊Ctl的輸出端連接；所述存儲器模塊Ram與選擇模塊Sel1、選擇模塊Sel2、適應度模塊Fitl及適應度模塊Fit2呈雙向連接；所述全局控制的控制模塊Ctl與DSP控制模塊ADSP、適應度模塊Fitl及適應度模塊Fit2呈雙向連接，其輸出端分別連接選擇模塊Sel1、選擇模塊Sel2及隨機數模塊Rng的輸入端。

4.根據權利要求1所述一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統，其特征在于所述SMES模塊由超導儲能線圈模塊L_sc、濾波電感L_a、濾波電感L_b、濾波電感L_c、電壓型變流器VSC、斬波器和電容器C組成；其中所述電壓型變流器經濾波電感L_a、濾波電感L_b、濾波電感L_c，并聯在電網兩端；電壓型變流器的輸出端和斬波器的輸入輸出端均接在電容C的兩端。

5.一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統的工作方法，其特征在于它包括以下步驟：

（1）電流檢測電路實時的檢測電路的電網電流I_s，然后變成-2.5v—2.5v的電壓信號，經過信號調理電路，變為0—5V的電壓信號，再送至A/D采樣及轉換模塊端口；

（2）A/D采樣及轉換模塊將輸入端的0-5V電壓信號經過運算放大器和逐次逼近轉換芯片AD7656轉化為DSP可接收的電壓信號，輸入DSP控制單元進行數據處理；

（3）由DSP控制單元接收數據并處理后發出信號，輸出信號通過PWM驅動產生所需要的PWM控制信號分別送至兩個SMES模塊，從而控制兩個SMES模塊配合控制實現快速治理晃電的目的。

6.根據權利要求5所述一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統的工作方法，其特征在于所述步驟（3）中的DSP數據處理過程如下：

步驟1首先根據SMES的控制功能，利用比例和積分增益對2種控制器的控制參數進行優化；

步驟2利用協同進化算法并依據問題域劃分種群，問題域可以按照控制功能如電壓控制或潮流控制等功能進行劃分；

步驟3初始化2個種群，在2個種群中分別選擇第1條染色體辨識控制參數，并隨即選擇種群中另外一條染色體作為2個種群各自的種群代表。

步驟4對種群M₁的所有個體和種群M₂的代表采用遍歷組合法構建新個體；同理對種群M₂的所有個體和種群M₁的代表采用遍歷組合法構造新的個體；

步驟5在約束條件下隨即產生初始抗體群A₀和一個空的記憶細胞集，A₀是一個非成熟細胞集；

步驟6分別計算每一個抗體對抗原的親和力、抗體和抗體間的相似度、抗體的濃度和抗體選擇率，并進行排序；其中抗原、抗體、抗原和抗體之間的親和度分別對應于優化問題的目標函數和約束條件、優化解、解與目標函數的匹配程度；

步驟7選取前N個選擇率高的抗體形成集合A₁，其余淘汰；并拷貝A₁中的抗體到記憶細胞集中；

步驟8對集合A₁中的抗體進行克隆擴增，得到新抗體集合A₂；

步驟9對A₂進行交叉變異，得到集合A₃；

步驟10隨機產生一個新的抗體群A₄，將A₄與A₃合并形成新一代抗體群A₅；

步驟11t=t+1,如果達到最大代數條件，則終止，輸出記憶細胞集，佛則轉步驟6繼續；

步驟12將記憶細胞集中的個體分解為2個種群的新一代父個體，重復4—10，直到滿足最大進化代數為止。