[發明專利]基于魯棒多目標優化算法的混合直流輸電系統控制參數優化方法

有效

• 申請號: 201910502536.6
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110138000B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 孫國強;劉其樸;臧海祥;楊佳;湯曉晨;孫軍
• 申請（專利權）人: 河海大學;南瑞集團有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

1.基于魯棒多目標優化算法的混合直流輸電系統控制參數優化方法，其特征是通過PSCAD與MATLAB之間的接口技術，設置兩個接口模塊，在PSCAD中建立混合直流輸電系統模型，通過接口模塊由MATLAB中的魯棒多目標優化算法進行控制器參數優化，優化的控制器參數回到PSCAD進行仿真運行，以系統動態響應性能為目標優化控制指標函數，根據PSCAD仿真結果計算當前目標優化控制指標函數，MATLAB獲取當前目標優化控制指標函數的結果，用于新一輪對控制器參數的優化，經過PSCAD與MATLAB的交互，對混合直流輸電系統的控制器參數進行迭代仿真優化，包括以下步驟：

1)初始化最大迭代次數、每次迭代保存的整流側、逆變側PI控制器參數和優化目標函數值、故障時刻及類型、以及魯棒多目標優化算法的設定；

2)通過PSCAD和MATLAB之間的接口技術，建立接口模塊一和接口模塊二，接口模塊一用于調用魯棒多目標優化算法，并且在每次仿真開始時，通過魯棒多目標優化算法實現控制參數尋優，并將優化的控制器參數返回給PSCAD；接口模塊二用于每次PSCAD仿真結束時，接收由PSCAD返回的搜索代理位置和優化目標函數，并更新全局最優代理位置和個體最優位置；

3)使能PSCAD與MATLAB接口模塊一，根據魯棒多目標優化算法對步驟1)的參數更新搜索代理位置，并將值返回給PSCAD作為控制器參數，進行步驟4)；

4)PSCAD仿真中，整流側LCC采取定直流電流控制，逆變側VSC采取定有功功率和定交流電壓控制，控制器參數包括整流側定直流電流、逆變側定有功功率和交流電壓的3個PI控制環節的輸入，以ITAE值、過沖σ和過渡時間t聯合最小作為目標優化控制參數，建立多目標優化控制指標函數，以滿足提高系統動態響應性能的要求，根據步驟3)返回的控制器參數進行仿真，并計算多目標優化控制指標函數；所述多目標優化控制指標函數如下：

minimize F(x)＝[f₁(x),f₂(x),f₃(x),t]^T

with x'＝(x₁+δ₁,...,x₆+δ₆)^T

subject to x∈Ω

式中，F(x)＝[f₁(x),f₂(x),f₃(x),t]^T表示目標優化控制指標函數，minimize表示函數最小化，f₁(x)為時間乘以誤差絕對值積分ITAE指數，但未考慮過沖σ和過渡時間t，因此引入f₂(x)和f₃(x)作為增補性能指標，Ω是決策空間，x＝(x₁，...，x₆)^T是決策變量的矢量，即控制器參數，δ＝(δ₁，...，δ₆)^T是在每個決策變量的矢量上添加的擾動矢量，f₁(x)中e(t)＝x-x^*，即決策變量x與參考值x^*之間的偏差，f₂(x)中即過渡過程中第一個波峰時刻t_max時的值與給定值x^*的偏差,f₃(x)中即過渡過程中，從指令變化時刻到新穩態點5％誤差帶作用時間t與參考值t^*之間的偏差；

對于每個x，由于擾動，存在以x為中心的區域對于ρ(x)，在所有點中，在PSCAD仿真的性能測量中，最差情況和平均情況定義如下：

使用的性能函數采用懲罰邊界交叉方法PBI來計算；

5)使能PSCAD與MATLAB接口模塊二，記錄步驟4)仿真求得的指標函數結果，供接口模塊一調用，將指標函數與全局最優值進行比較，并更新；

6)判斷運行次數是否達到設定次數M，若滿足，停止仿真，輸出魯棒多目標優化算法得到的最優位置及最優適應值，即最優控制器參數；否則，繼續運行步驟3)，進行迭代仿真優化。