[發明專利]含新能源的互聯電力系統負荷頻率二維云控制方法

在審

• 申請號: 201810110217.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108306340A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 李志軍;李笑;張鴻鵬;王亞楠;徐鐸
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/02
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種含新能源的互聯電力系統負荷頻率二維云控制方法，該方法的步驟是：

步驟1：建立負荷頻率控制系統模型：

負荷頻率控制系統包括調速器、發電機組、原動機和電網環節，通過建立發電機模型、負荷模型、調速器原動機模型、聯絡線功率模型得到各區域之間的負荷頻率控制系統模型，負荷頻率控制系統模型的各區域控制偏差ACE由區域頻率偏差Δf_i、區域頻率偏差系數B_i、及區域的聯絡線交換功率ΔP_tiei，按照公式ACE＝ΔP_tiei+B_iΔf_i計算得到；其中區域頻率偏差Δf_i和區域的聯絡線交換功率ΔP_tiei均與光伏新能源擾動、風力新能源擾動、光伏與風力新能源聯合擾動、隨機負荷擾動、階躍負荷擾動關聯；

步驟2：建立二維雙輸入雙輸出云模型控制器：

步驟201：通過數據采集與監視控制系統計算出步驟1中的區域控制偏差ACE，這里區域控制偏差ACE又用e表示，通過式(1)對數據進行歸一化處理，確定系統區域控制偏差e、偏差變化率ec的數據變化范圍，

其中，y_i為歸一化數據；x_i為測量數據；x_min為設計檢測數據最小值；x_max為設計檢測數據最大值；

然后對PI控制器的整定值ΔP、ΔI的數據變化范圍進行歸一化處理，歸一化后，區域控制偏差e的取值范圍、偏差變化率ec的取值范圍、ΔP的取值范圍、ΔI的取值范圍均為[-1,1]；

步驟202：將歸一化后的區域控制偏差e、偏差變化率ec、PI控制器的整定值ΔP和ΔI進行劃分；其中，對區域控制偏差e劃分為7個部分，記為E₁,E₂,…,E₇；對偏差變化率ec劃分為7個部分，記為EC₁,EC₂,…EC₇；對整定值ΔP劃分為7個部分，記為ΔP₁,ΔP₂,…ΔP₇；對整定值ΔI劃分為7個部分，記為ΔI₁,ΔI₂,…ΔI₇；云控制規則是建立在語言變量基礎上，將語言變量取值為“負大”、“負中”、“負小”、“零”、“正小”、“正中”“正大”七個模糊集；將這七部分的模糊集分別用云模型三個數字特征表示；

步驟203：分別建立E×EC到ΔP的映射、E×EC到ΔI的映射，將這兩個映射作為二維雙輸入雙輸出云模型控制器的控制規則，得到二維雙輸入雙輸出云模型控制器；

所述二維雙輸入雙輸出云模型控制器包括二維X條件云發生器、一維Y條件云發生器和逆向云發生器；

步驟3：對區域控制偏差e進行采樣，對相鄰兩時刻的區域控制偏差e采樣后計算出區域偏差變化率ec；將得到的區域控制偏差e和偏差變化率ec作為二維X條件云發生器的輸入數據代入步驟2得到的二維雙輸入雙輸出云模型控制器中，產生一組確定度μ；

步驟4：將步驟3產生的一組確定度μ輸入一維Y條件云發生器，以確定度μ為前件，產生兩組云滴drop(P,μ)和drop(I,μ)，其中P、I分別指PI控制器中的比例參數和積分參數；

步驟5：將步驟4產生的兩組云滴輸入到逆向云發生器，將μ_i＞0.9999的點剔除，μ_i表示兩組云滴中任意一個μ，逆向云發生器根據輸入的兩組云滴得到云模型的數字特征，并取處理后的期望均值作為PI參數的整定值，二維雙輸入雙輸出云模型控制器輸出整定值ΔP和ΔI；

步驟6：將步驟5輸出的整定值ΔP和ΔI分別代入PI控制器當中修正PI控制器的原始PI參數，修正后的PI控制器表達式為

其中，u(t)為輸出值；K_P為上一時刻PI控制器比例系數；K_I為上一時刻PI控制器積分系數；ΔP為PI控制器系數K_P的預修正值；ΔI為PI控制器系數K_I的預修正值；e為區域控制偏差；

并得到修正后PI控制器的輸出量，用修正后PI控制器的輸出量控制增加或者減少發電機組的有功出力，使得系統的供需功率平衡，頻率穩定；

步驟7：重復步驟3-步驟6，對下一時刻的區域控制偏差進行控制。