[發(fā)明專利]基于云伸縮因子的變論域云PI負荷頻率控制方法

有效

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• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112350316B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設計）人: 李志軍;王碩;張家安;尹奇兵;葉超
• 申請（專利權）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/38;H02J3/48
• 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

本發(fā)明為基于云伸縮因子的變論域云PI負荷頻率控制方法。該方法將變論域云模型控制與經(jīng)典PI控制相結合，針對高比例新能源接入互聯(lián)電力系統(tǒng)后，論域固定的云模型負荷頻率控制器自適應能力有限，控制品質下降，變論域云PI負荷頻率控制器可實現(xiàn)輸入、輸出論域的動態(tài)調整，自適應能力增強。為滿足高比例新能源接入互聯(lián)電力系統(tǒng)后的論域調整需求，基于云模型設計輸入、輸出伸縮因子，云伸縮因子滿足高比例新能源接入互聯(lián)電力系統(tǒng)后復雜的論域調整需求。基于云伸縮因子的變論域云PI負荷頻率控制方法可有效實現(xiàn)互聯(lián)電力系統(tǒng)的負荷頻率控制。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的負荷頻率控制領域。

背景技術

電力系統(tǒng)朝著大型化、互聯(lián)化的方向發(fā)展，且鑒于環(huán)境保護和資源利用的迫切性，新能源在電力系統(tǒng)中的比例不斷提高。大規(guī)模新能源通過電力電子接口接入電力系統(tǒng)后，其出力不確定性使系統(tǒng)非線性增強，易使系統(tǒng)有功功率出現(xiàn)不平衡，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定受到影響，進而威脅系統(tǒng)穩(wěn)定運行。負荷頻率控制(load frequency control，LFC)作為自動發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)的核心單元，在維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定方面扮演著重要角色。

傳統(tǒng)負荷頻率控制多采用PI/PID控制，但基于線性控制理論的PI/PID控制器越來越難以滿足具有強烈非線性特征的新型互聯(lián)電力系統(tǒng)的控制要求。云模型是具有實現(xiàn)定性概念與定量數(shù)據(jù)相互轉化能力的雙向認知模型。云模型同時考慮了語言概念的模糊性和隸屬函數(shù)的隨機性，在處理不確定性問題上具有優(yōu)勢。云模型被應用于負荷頻率控制領域(蔡國偉,張斌,王建元,等.云模型理論在互聯(lián)電力系統(tǒng)負荷頻率控制中的應用[J].中國電機工程學報,2015,35(002):353-358.)，但該云模型控制器由于輸入、輸出論域固定，自適應能力有限，高比例新能源接入后，系統(tǒng)不確定性增強，固定的論域會導致控制品質下降，論域調整十分必要。但滿足高比例新能源接入情況下的論域調整需求，依然十分困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種基于云(模型)伸縮因子的變論域云(模型)PI負荷頻率控制方法，該方法適用于互聯(lián)電力系統(tǒng)的負荷頻率控制，具有良好的自適應性。本發(fā)明將云模型控制與經(jīng)典PI控制相結合，為滿足高比例新能源接入情況下的云模型負荷頻率控制器的論域調整需求，基于云模型設計輸入伸縮因子控制器和輸出伸縮因子控制器，即云(模型)伸縮因子。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是：基于云伸縮因子的變論域云PI負荷頻率控制方法，包括以下步驟：

步驟1：建立基于云模型的輸入伸縮因子控制器、輸出伸縮因子控制器、比例系數(shù)整定值控制器、積分系數(shù)整定值控制器。

步驟101：對誤差e，輸入伸縮因子α、輸出伸縮因子β、比例系數(shù)整定值ΔK_P、積分系數(shù)整定值ΔK_I進行云集合劃分，并分別以云模型的三個數(shù)字特征(期望Ex、熵En、超熵He)進行表示；

步驟102：建立e到α、e到β、e到ΔK_P、e到ΔK_I的云映射，即云推理規(guī)則；一個單條件單規(guī)則云發(fā)生器由一個一維X條件云發(fā)生器和一個一維Y條件云發(fā)生器組成。

步驟2：確定PI控制器的初始比例系數(shù)K_P0和積分系數(shù)K_I0。

步驟3：誤差采樣

以區(qū)域控制偏差ACE＝ΔP_tie+B·Δf作為t時刻的誤差信號e，其中ΔP_tie為聯(lián)絡線功率偏差，Δf為區(qū)域頻率偏差，B為頻率偏置常數(shù)。

步驟4：誤差歸一化

將e從實際論域[-E,E]映射到歸一化論域[-1,1]得到e'，其中e'＝e/E。

步驟5：通過云模型控制器獲得變論域伸縮因子(包括輸入伸縮因子、輸出伸縮因子)