[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

（一）技術領域：

本發明涉及SMES（SuperconductingMagneticEnergyStorage——超導儲能系統）協調控制技術領域，尤其是一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統及方法。

（二）背景技術：

隨著經濟和社會的快速發展，人們對電能的需求量日益增長，電力系統的規模和容量也越來越大，人們對電能質量的要求也越來越高。為了提高電力系統的穩定性、可靠性和安全性以及改善電能質量，基于現代電力電力電子技術與現代控制技術的柔性交流輸電技術得到發展，其中超導儲能又以其明顯的優勢成為人們研究的熱點。

電力系統本身就是一個多輸入，多輸出的多變量分散時變控制系統。電力系統控制的有效性兩個因數的約束：一個事系統的時變性，這就是電力系統控制對系統運行條件和工況變化的魯棒性問題；另一個就是多個控制器在系統中分布的分散性，這就要求時多個電力系統控制之間相互協調運作。同時為了提高系統的性能，控制器的數量和復雜程度都在持續增加，柔性交流裝置的數量也隨之增加。

SMES(超導儲能裝置)具有多方面的控制作用，常規的方法是針對不同功能分別設計控制器，這使得各個控制作用孤立甚至矛盾。同時，含有SMES的電力系統運行狀態越來越接近于穩定邊界。因此，解決SMES控制器的交互影響對電力系統的安全運行至關重要。

（三）發明內容：

本發明的目的在于提供一種基于免疫遺傳算法的多SMES協調控制系統及方法，它可以克服現有技術的不足，提出了免疫遺傳算法，用于提高算法的計算速度和收斂速度，且結構簡單方便操作。

本發明的技術方案：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。

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，得到電流信號(-25n1A～25mA)，接100歐姆的精密采樣電阻，變成-2.5v—2.5v的電壓信號。

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。

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。

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；