[發(fā)明專(zhuān)利]提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的迭代辨識(shí)廣域阻尼控制器構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710056581.4
• 申請(qǐng)日: 2017-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106610590A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于淼;尚偉鵬;衣俊艷;袁志昌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué);清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)辨識(shí)和控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的迭代辨識(shí)阻尼控制器構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和我國(guó)電力事業(yè)的飛速發(fā)展，互聯(lián)電力系統(tǒng)日常運(yùn)行的穩(wěn)定性以及各種控制與保護(hù)設(shè)備的構(gòu)建和運(yùn)行管理對(duì)電力系統(tǒng)仿真的準(zhǔn)確性提出了很高要求。目前，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷潮流、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制等因素導(dǎo)致的阻尼不足形成了多干擾環(huán)境下的電力系統(tǒng)，這可能會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)主導(dǎo)振蕩模式間消極的相互作用，會(huì)惡化阻尼控制效果。

多干擾環(huán)境下電力系統(tǒng)廣域阻尼控制器的構(gòu)建是基于電力系統(tǒng)辨識(shí)模型進(jìn)行的，若要得到電力系統(tǒng)辨識(shí)模型則需要先對(duì)電力系統(tǒng)真實(shí)模型進(jìn)行辨識(shí)。因此，在基于電力系統(tǒng)辨識(shí)模型的廣域阻尼控制器構(gòu)建過(guò)程中，電力系統(tǒng)辨識(shí)模型的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。但是，在實(shí)際的廣域阻尼控制器控制過(guò)程中由于受到各種干擾因素的影響，電力系統(tǒng)辨識(shí)模型與電力系統(tǒng)真實(shí)模型之間的不匹配必然存在，即兩者之間存在辨識(shí)誤差因素，辨識(shí)誤差具有隨機(jī)性并且難以定義先驗(yàn)魯棒性條件，因此使用傳統(tǒng)方法構(gòu)建的廣域阻尼控制器并不能保證對(duì)真實(shí)電力系統(tǒng)控制是穩(wěn)定的；同時(shí)，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，如何確保構(gòu)建的廣域阻尼控制器的控制性能不斷得到改善，更好地抑制電力系統(tǒng)的低頻振蕩，也是目前面臨的主要問(wèn)題。

根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，構(gòu)建圖1所示的多干擾環(huán)境下電力系統(tǒng)辨識(shí)模型，用于研究電力系統(tǒng)辨識(shí)問(wèn)題。模擬電力系統(tǒng)中多處負(fù)荷存在的隨機(jī)性質(zhì)小幅擾動(dòng)，在真實(shí)電力系統(tǒng)中加入若干個(gè)處于不同位置的干擾信號(hào)，以系統(tǒng)中存在2個(gè)干擾信號(hào)為例，其中：u、y分別表示電力系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)，e表示均值為零，方差為λ的平穩(wěn)隨機(jī)干擾信號(hào)，r表示與信號(hào)e相互獨(dú)立的激勵(lì)信號(hào)，G(q,θ)表示前向通道電力系統(tǒng)辨識(shí)模型，H(q,θ)表示前向通道干擾信號(hào)e的濾波器模型，K(q,θ)表示反饋通道廣域阻尼控制器模型，θ表示待辨識(shí)電力系統(tǒng)模型參數(shù)，t＝1,2,…。

目前已有龍格庫(kù)塔迭代辨識(shí)方法是與本發(fā)明最相近的廣域阻尼控制器構(gòu)建方法，它是用于模擬常微分方程解的重要的一類(lèi)隱式或顯式迭代法，能夠很好地在電力系統(tǒng)辨識(shí)與控制領(lǐng)域中應(yīng)用，但是龍格庫(kù)塔迭代辨識(shí)方法的辨識(shí)精度不夠高，而且通過(guò)龍格庫(kù)塔迭代辨識(shí)方法辨識(shí)得到的電力系統(tǒng)辨識(shí)模型在廣域阻尼控制器的作用下達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能依然不是很好。

遞推最小二乘法：遞推最小二乘法是指對(duì)被辨識(shí)的系統(tǒng)參數(shù)，在每取得一次新的測(cè)量數(shù)據(jù)后，就在前一次估計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用新測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)前次估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行修正，從而遞推地得出新的參數(shù)估計(jì)值。這樣隨著新測(cè)量數(shù)據(jù)的引入，不斷地進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，直到估計(jì)值達(dá)到滿(mǎn)意的精確程度為止。遞推最小二乘法的基本思想為：

v-gap距離：v-gap距離可以簡(jiǎn)單地理解為兩個(gè)頻率響應(yīng)間的距離，表示兩個(gè)傳遞函數(shù)之間距離的一種測(cè)量，簡(jiǎn)寫(xiě)為v-gap，用符號(hào)δ_v表示。傳遞函數(shù)矩陣G₁和傳遞函數(shù)矩陣G₂的v-gap距離表示為：

其中，G^*(e^jω)＝G(e^-jω)，η(G)表示G的開(kāi)右半平面極點(diǎn)數(shù)，表示G的閉右半平面極點(diǎn)數(shù)，wno(G)表示傳遞函數(shù)G的奈奎斯特曲線逆時(shí)針包圍圓點(diǎn)的圈數(shù)，當(dāng)G在虛軸上有極點(diǎn)時(shí)，奈奎斯特曲線要避開(kāi)這些極點(diǎn)。κ(G₁,G₂)表示G₁、G₂向單位黎曼球投影所得到的投影點(diǎn)的弦距離(Chordal distance)。

穩(wěn)定裕度：穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)[G,K]的穩(wěn)定裕度用b表示，如果閉環(huán)系統(tǒng)[G,K]是不穩(wěn)定的，則b＝0。

穩(wěn)定裕度計(jì)算公式為：

其中，T(G_i,K_i)為閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣，Gi為第i次辨識(shí)得到的電力系統(tǒng)辨識(shí)模型，Ki為第i次構(gòu)建的廣域阻尼控制器模型。根據(jù)圖1，T(G_i,K_i)的表達(dá)式如式(3)所示：

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的迭代辨識(shí)廣域阻尼控制器構(gòu)建方法。該方法基于遞推最小二乘法和v-gap距離迭代辨識(shí)方法，可以得到電力系統(tǒng)最優(yōu)辨識(shí)模型與廣域阻尼最優(yōu)控制器模型，從而提高電力系統(tǒng)控制穩(wěn)定性。

本發(fā)明提出一種提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的迭代辨識(shí)廣域阻尼控制器構(gòu)建方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：