[發明專利]一種基于模型預測控制的電力系統頻率和電壓協調校正方法及系統

有效

• 申請號: 201810461914.6
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108599198B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 許鵬飛;宋墩文;馬世英;湯偉;楊鋮;宋新立;楊學濤;胡曉飛;劉輝;李錚;杜三恩;陳勇;侯俊賢;劉道偉;仲悟之;馮靜;熊選文
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網安徽省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

1.一種基于模型預測控制的電力系統頻率和電壓協調校正方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，根據電力系統當前預測周期的初始時刻的系統運行數據預測當前預測周期的系統基準響應軌跡，并根據所述系統基準響應軌跡利用數值法和直接法計算軌跡靈敏度，其中，所述系統運行數據包括：系統潮流數據以及發電機、勵磁、調速和直流動態模型數據；

步驟2，在故障發生時，根據預設的控制集選擇策略確定控制集，設置期望軌跡并對約束條件進行簡化，根據所述軌跡靈敏度、控制集、期望軌跡和簡化后的約束條件確定頻率和電壓協調優化模型；

步驟3，求解所述頻率和電壓協調優化模型確定控制量，并在下一預測周期的初始時刻投入所述控制量；

步驟4，判斷電力系統的電壓和頻率是否恢復到穩態運行水平；其中，若電力系統的電壓和頻率恢復到了穩態運行水平，則結束；若電力系統的電壓和頻率未恢復到穩態運行水平，則返回步驟1，直至電力系統的電壓和頻率恢復到穩態運行水平。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述系統基準響應軌跡利用數值法和直接法計算軌跡靈敏度，包括：

根據所述系統基準響應軌跡利用數值法計算軌跡靈敏度，包括：

其中，f和g分別代表狀態方程和代數方程；x代表系統中相對于系統頻率變化較慢的狀態變量，包括慣性中心頻率、發電機轉速、發電機角度以及勵磁、調速和直流的動態變量；y代表代數變量，包括節點電壓的實部和虛步以及勵磁、調速和直流的代數變量；p代表系統中的可變參數，包括節點負荷；h為積分步長，x_p和y_p分別為狀態變量和代數變量相對于參數p的軌跡靈敏度；

判斷是否因為電力系統鄰近穩定邊界而導致數值法計算發散，若確定數值法計算發散，則根據所述系統基準響應軌跡利用直接法計算軌跡靈敏度；反之，結束。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，當確定數值法計算發散時，根據所述系統基準響應軌跡利用直接法計算軌跡靈敏度，包括:

在控制量不動作的情況下計算故障下電力系統的電壓和頻率響應曲線，記作第一響應曲線；

在控制量動作的情況下計算故障下電力系統的電壓和頻率響應曲線，記作第二響應曲線；

計算所述第一響應曲線和第二響應曲線的差值，將所述差值作為軌跡靈敏度。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在故障發生時，根據預設的控制集選擇策略確定控制集，包括：

確定低電壓節點；其中，對于電力系統中的節點i，設置U^lim為預設電壓閾值，若在當前預測周期的結束時刻endt節點電壓U_endt,i≤U^lim,i＝1,2…,m，則i為低電壓節點，U_endt，i為低電壓節點電壓幅值，m為低電壓節點的個數；

在當前預測周期的結束時刻endt，判斷低電壓節點電壓幅值U_endt，i或者電力系統慣性中心頻率F_endt相對于當前時刻t_k控制的軌跡靈敏度是否滿足：

或

若滿足，則控制u_k,j為靈敏控制，選入控制集，S^lim1和S^lim2為預設比較閾值，u_k,j表示t_k時刻第j個靈敏控制，n表示靈敏控制的數目。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，

在設置所述期望軌跡時，控制在當前預測周期的結束時刻endt，低電壓母線的電壓平均值與1p.u.的差距縮小第一預設百分比a％，系統慣性中心頻率F_endt與1p.u.的差距縮小第二預設百分比b％，即：

其中，為低電壓母線的電壓平均值的期望值，為系統慣性中心頻率的期望值；1p.u.表示電壓或者頻率屬于運行狀態。