[發明專利]時變電力系統自適應控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201510325576.X
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104950676B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 馬靜;孫偉楠;林一峰;王桐
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明涉及電力系統穩定性分析技術領域，尤其是涉及到時變電力系統控制技術領域。

背景技術

隨著電力系統日趨復雜，運行和控制難度日益增加，時變因素已成為影響電力系統穩定最為關鍵的因素之一，研究時變電力系統的自適應控制策略具有重要的現實意義。

然而，傳統控制策略主要基于系統典型工況。一種是采用控制理論中最優控制方法，對系統的典型工況進行設計，但由于系統的參數和結構等因素不斷發生變化，典型工況往往不能對時變電力系統進行有效描述。一種利用參數攝動法，建立了考慮系統參數變化的不確定性模型，并設計了控制器，然而該方法仍然僅針對系統典型工況，當系統參數變化過大導致工況變化時，可能無法進行有效控制。嚴重時甚至會加劇系統惡化。還有方法考慮到系統工況大范圍變化的情況，將不同工況作為凸多胞體模型的頂點進行控制器設計，然而，該方法得到的是系統多個工況下共用的最優控制器，具有很強的保守性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的旨在克服現有技術中傳統控制策略不適用于時變電力系統的控制器設計問題，提出一種時變電力系統自適應控制方法和裝置，所述方法和裝置是基于連續馬爾科夫時變電力系統模型的自適應控制方法及裝置，特別解決固定故障集無法與當前工況合理匹配的問題，有效避免了控制器切換對系統造成的沖擊。

為了實現此目的，本發明采取的技術方案為如下。

一種時變電力系統自適應控制裝置，所述裝置包括數據采集模塊、子工況輸入模塊、控制反饋響應矩陣生成模塊、組合控制器求解模塊和結果輸出模塊，其中，

數據采集模塊連接至組合控制器求解模塊，用于采集時變電力系統網絡結構參數、系統內發電機頻率和功角；

子工況輸入模塊用于獲取時變電力系統不同子工況信息、各子工況下狀態轉移概率密度矩陣，并將獲取的信息發送至控制反饋響應矩陣生成模塊；

控制反饋響應矩陣生成模塊也連接至組合控制器求解模塊，用于確定系統不同子工況狀態矩陣，并求解得到系統各子工況對應控制反饋響應矩陣；

組合控制器求解模塊用于確定各子控制器的加權系數，與系統各子工況對應控制反饋響應矩陣結合確定系統組合控制器；

所述結果輸出模塊用于輸出所述系統組合控制器。

所述控制反饋響應矩陣生成模塊包括狀態矩陣生成單元，所述狀態矩陣生成單元利用時變電力系統不同子工況信息，構造連續馬爾可夫時變模型狀態集合，利用模態分析法獲得系統不同子工況狀態矩陣，并對所述不同子工況狀態矩陣降階，得到降階后的狀態矩陣。

所述控制反饋響應矩陣生成模塊還包括控制反饋響應矩陣單元，所述控制反饋響應矩陣單元將降階后的狀態矩陣與狀態轉移概率密度矩陣代入最小方差魯棒控制器計算式，利用線性目標函數的最小化問題求解，得到系統各子工況對應控制反饋響應矩陣。

一種時變電力系統自適應控制方法，所述方法包括步驟：

A、采集時變電力系統網絡結構參數、系統內發電機頻率和功角；

B、獲取時變電力系統不同子工況信息、各子工況下狀態轉移概率密度矩陣；

C、獲取系統不同子工況狀態矩陣，并求解得到系統各子工況對應控制反饋響應矩陣；

D、確定各子控制器的加權系數，與系統各子工況對應控制反饋響應矩陣結合得到系統組合控制器；

E、輸出所述系統組合控制器。

另外，步驟C中獲取系統不同工況狀態矩陣，并求解得到系統各子工況對應控制反饋響應矩陣包括：

C1、利用時變電力系統不同子工況信息，構造連續馬爾可夫時變模型狀態集合，利用模態分析法獲得系統不同子工況狀態矩陣，并對所述不同子工況狀態矩陣降階，得到降階后的狀態矩陣；

C2、將降階后的狀態矩陣與狀態轉移概率密度矩陣代入最小方差魯棒控制器計算式，利用線性目標函數的最小化問題求解，得到系統各子工況對應控制反饋響應矩陣。

所述最小方差魯棒控制器計算式為求取優化問題：

其約束條件為：

利用線性目標函數的最小化問題求解上述最優化問題，若存在常數ε_i>0，ξ_i>0和正定對稱矩陣Q_i>0及矩陣Y_i>0，則系統各子工況對應控制反饋響應矩陣為

其中，為優化目標，

n是輸入向量x的維度，l是有限模態集合S的維度，