[發明專利]一種適用于信息不確定系統的負荷頻率控制裝置及方法

有效

• 申請號: 202010973857.7
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112152221B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 楊挺;張璐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/24;H02J13/00;G06F30/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

1.一種適用于信息不確定系統的負荷頻率控制裝置，由裝置本體構成；其特征在于，所述裝置包括信息采集模塊、優化決策模塊、自適應控制模塊；

—信息采集模塊基于通信動態規約解析與香農采樣定理，以系統初始狀態為輸入，微控制器為內核，集成以太網MAC層，簡化接口電路設計；

—優化決策模塊包括系統先驗數據庫模塊、數據管理模塊、拓撲分析模塊，以得出根據采集信息計算的系統信息不確定測度；

—自適應控制模塊包括與MCU單元雙向通信的通信接口、傳感器單元、供電單元、顯示單元和命令執行單元；其中：

所述信息采集模塊通過傳感器采樣測量將通信系統N時刻的狀態信號接入本裝置，并將采樣信號整合上傳至優化決策模塊；所述優化決策模塊接收信息采集模塊輸出的信息，并依據通信系統隨機事件的出現概率測度，進行同步采樣轉換；

通過建立的信息熵H的模型分析系統的信息不確定程度，并將分析結果輸入自適應控制模塊；所述自適應控制模塊將數據分析結果輸入基于模糊規則設計的自適應控制模塊中，針對影響系統信息不確定度各量的概率測度表示，選擇信息熵變化誤差ΔH和誤差微分dΔH在線自適應參數調節，優化控制器輸出參數，然后根據輸出參數，判斷區域控制誤差ACE_i、系統頻率偏差Δf的值；將結果作為N+1時刻的i區域系統狀態存儲并輸出至信息采集模塊，并返回重新設置的狀態信號、帶有時間信息標志管理的控制信號。

2.根據權利要求1所述的裝置進行信息不確定系統的負荷頻率控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

權利要求1中負荷頻率控制裝置的硬件模塊初始化，針對受隨機性影響的電力系統的通信過程，建立各部分數學模型，通過聯絡線實現基本的功率傳輸；確定星形連接的通信組網方式，為通信不確定測度的參數選取提供先驗支撐；

設定運行周期T，時滯、誤碼概率測度分布參數，確定影響其信息不確定度的各量數學表示；通過隨機事件的出現概率測度，建立信息熵H的模型以分析計算某多區域負荷頻率控制系統的信息不確定程度

其中，X表示各個事件；H(X)表示系統中每個事件各自熵值的和即為信息熵；n為事件總數；a_i是X的一個可能取值；

采用3參數Weibull分布描述時滯的分布情況，3參數Weibull分布預設存在的閾值，在該閾值前后自變量分布呈現斷崖式的分布現象；通信的誤碼數學角度等效為可靠性理論的出錯率，是基于泊松分布的概率事件，即

傳統的事件觸發機制通過判斷基于TCP傳輸模式的數據流在平臺可能發生的丟包概率計算丟包率，設系統丟包率P_l，基于隨時間波動的信息流動模型，其與系統拓撲及網絡流量密切相關；在確定，時滯、誤碼和丟包三個變量值相互獨立，沒有耦合關系的前提下，可以得到信息熵的數學模型為

其中，P_sum表示影響系統信息不確定度各量的概率測度總和；

設計基于模糊規則的自適應模糊控制器，將輸入量轉化為調節參數的輸出量，通過在線自適應參數調節，使控制器配置最優；

判斷系統不確定性變化對信息熵的影響；

通過自適應模糊控制器實現系統負荷頻率控制，即根據控制器輸出參數，判斷區域控制誤差ACE_i、系統頻率偏差Δf的變化情況，若遠遠超出允許波動范圍，則檢查通信組網方式、返回針對故障處理的控制信號，若在允許波動范圍，返回運行周期內的變化情況，結束。

3.根據權利要求2所述的裝置進行信息不確定系統的負荷頻率控制方法，其特征在于，所述自適應模糊控制器最優化過程：

輸入量為信息熵變化誤差ΔH和誤差微分dΔH，論域[-6,6]；輸出量為比例K_p、積分K_i、微分K_d的控制器參數調節量,論域[-6,6]；

選擇模糊集的控制規則，三角形隸屬度函數；整定算法以比例參數為例為

K_p(k)＝K_p0+ΔK_p(k)

其中，k為采樣時間，根據控制規則對參數自適應調節，輸出更符合系統變化的控制器參數。