[發明專利]含高滲透光伏的多域電力系統負荷頻率擴展預測控制方法

有效

• 申請號: 201710826982.3
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107611975B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 曾國強;謝曉青;吳烈;王環;黃世沛;閆正兵;張正江;李理敏;董璐;陳碧鵬;徐邈
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: H02J3/02
• 分類號: H02J3/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種含高滲透光伏的多域電力系統負荷頻率擴展預測控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)通過機理分析建模法建立如公式(1)所示的含高滲透光伏的多域電力系統連續時間狀態空間模型；

其中，x(t)、u(t)、u_I(t)、y(t)分別表示含高滲透光伏的多域電力系統連續時間狀態向量、輸入向量、干擾向量和輸出向量，dx(t)/dt表示x(t)的一階微分向量，A、B、B_I、C分別表示含高滲透光伏的多域電力系統的連續時間系統矩陣、輸入矩陣、干擾矩陣和輸出矩陣；

(2)電力系統監控計算機讀取含高滲透光伏的多域電力系統的采樣周期T_s，將式(1)進行離散化，自動獲得如公式(2)所示的多域電力系統的離散時間狀態空間模型和如公式(3)所示的增量型模型；

其中，x(k+1)表示含高滲透光伏的多域電力系統在第k+1個采樣周期時的離散時間狀態向量，x(k)、u(k)、u_I(k)、y(k)分別表示含高滲透光伏的多域電力系統在第k個采樣周期時的離散時間狀態向量、離散時間輸入向量、離散時間干擾向量和離散時間輸出向量，Δx(k+1)、Δx(k)、Δu(k)、Δu_I(k)、Δy(k)分別表示x(k+1)、x(k)、u(k)、u_I(k)、y(k)對應的增量表達式，A_d、B_d、B_Id分別表示表示含高滲透光伏的多域電力系統的離散時間系統矩陣、離散時間輸入矩陣、離散時間干擾矩陣，具體計算為：

(3)引入擴展狀態向量Z(k)＝(Δx(k)y(k－1))^T，獲得如公式(4)所示的含高滲透光伏的多域電力系統的擴展離散時間狀態空間模型；

其中，表示N_y行N_y列的單位矩陣，表示N_x行N_y列的零向量，N_x、N_y、N_u和N_uI分別表示x(t)、y(t)、u(t)和u_I(t)中所包含變量的數量；

(4)在電力系統監控計算機中輸入運行參數值：包括預測域P、控制域M、系統輸出偏差權重矩陣Q及控制增量權重矩陣R、運行時間窗最大采樣步數T_max，并設置初始值k＝1；

(5)電力系統監控計算機讀取含高滲透光伏的多域電力系統k-1時刻的歷史信息，包括k-1時刻的離散時間輸出向量y(k-1)、離散時間狀態向量x(k-1)，離散時間輸入向量u(k-1)和離散時間干擾向量u_I(k-1)；

(6)建立如式(5)～(11)所示的含高滲透光伏的多域電力系統擴展預測模型Y_P(k)；

Y_P(k)＝φZ(k)+ψΔU(k)+ψ_IΔU_I(k) (5)

(7)將輸出預測偏差向量和控制增量預測向量加權的二次型性能指標最小化作為滾動優化的目標函數，建立如式(12)～(14)所示的滾動優化模型；

J(k)＝min{(Y_P(k)-Y_r(k))^TQ(Y_P(k)-Y_r(k))+(ΔU(k))^TR(ΔU(k))} (12)

式中，u_max和u_min分別是u(k)的上界和下界，Δu_max和Δu_min分別是Δu(k)的上界和下界，y_max和y_min分別是y(k)上界和下界，λ表示平滑系數，c(k)表示系統輸出的設定值，Q和R表示權重矩陣；

(8)采用梯度下降法求解如式(12)～(14)所示的滾動優化模型，獲得優化后的當前第k時刻的離散時間輸入向量u(k)，具體計算過程如公式(15)～(17)所示；

ΔU(k)＝(ψ^TQψ+R)^-1ψ^TQ(Y_r(k)-φZ(k)-ψ_IΔU_I(k)) (15)

u(k)＝Δu(k)+u(k-1) (17)

其中，表示N_u行N_u列的單位矩陣，表示N_u行(P-1)列的零向量；

(9)將離散時間輸入向量u(k)作用于含高滲透光伏的多域電力系統，實時數據采集子系統將采集到多域電力系統實際輸出y(k)和狀態變量x(k)傳送回電力系統監控計算機；

(10)判斷條件k≥T_max是否成立？若是，則完成了含高滲透光伏的多域電力系統負荷頻率實時滾動優化的擴展預測控制，轉向步驟(11)；否則，則設置k＝k+1，返回步驟(5)；

(11)電力系統監控計算機將根據實時數據采集子系統采集到的數據信息，通過圖形繪制和顯示功能實時輸出含高滲透光伏的多域電力系統各區域頻率偏差和聯絡線傳輸功率偏差的動態響應曲線。