[發(fā)明專(zhuān)利]基于深度學(xué)習(xí)全狀態(tài)最優(yōu)反饋的智能發(fā)電控制方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011472423.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112564133B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戚煥興;萬(wàn)俊;黃陽(yáng)龍;徐漢;覃靜竹;葉偲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司北海供電局
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/24
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 北京國(guó)帆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11334
• 代理人: 劉小哲

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)日負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于深度學(xué)習(xí)全狀態(tài)最優(yōu)反饋的電力系統(tǒng)智能發(fā)電控制方法及應(yīng)用，具體包括如下操作步驟：建立所需進(jìn)行發(fā)電控制的互聯(lián)電力系統(tǒng)的負(fù)荷?頻率控制狀態(tài)空間模型；對(duì)所述狀態(tài)空間模型求取全狀態(tài)最優(yōu)反饋控制解，并獲得全狀態(tài)最優(yōu)反饋控制下的發(fā)電控制系統(tǒng)；選取狀態(tài)量作為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本；獲得深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；對(duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的發(fā)電控制特性進(jìn)行測(cè)試；測(cè)試合格后，對(duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型封裝至智能發(fā)電控制器、并應(yīng)用；本發(fā)明結(jié)合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與最優(yōu)控制理論，旨在提高電力系統(tǒng)發(fā)電控制性能，更迅速、準(zhǔn)確地完成功率?負(fù)荷的平衡，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性、降低區(qū)域間非計(jì)劃傳輸功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)全狀態(tài)最優(yōu)反饋的電力系統(tǒng)智能發(fā)電控制方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)屬于二次調(diào)頻范疇，是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)度、監(jiān)測(cè)和保持系統(tǒng)頻率的主要途徑之一，由配電單元、終端、通信信道、調(diào)度計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制裝置等部分組成。當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷產(chǎn)生變化時(shí)，由于系統(tǒng)靜態(tài)特性，將導(dǎo)致一定的頻率偏差或其它狀態(tài)信息變化，AGC將根據(jù)檢測(cè)所得的狀態(tài)信息對(duì)調(diào)頻電廠進(jìn)行出力調(diào)控，以達(dá)到新系統(tǒng)負(fù)荷-功率平衡，保持頻率穩(wěn)定。自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

智能發(fā)電控制(smart generation control，SGC)在自動(dòng)發(fā)電控制的基礎(chǔ)上引入了智能算法，從而使發(fā)電得到“智能”的控制。SGC中的智能算法以自適應(yīng)算法或強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法為主，本發(fā)明提出的深度學(xué)習(xí)全狀態(tài)最優(yōu)反饋算法屬于自適應(yīng)算法范疇。

目前，較經(jīng)典的電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制算法主要包括：比例-積分(proportional-integral，PI)控制、次優(yōu)控制(sub-optimal control,SOC)、最優(yōu)控制(optimal control,OC)等三種較常見(jiàn)算法，其中，比例-積分控制算法是當(dāng)今自動(dòng)發(fā)電控制實(shí)際應(yīng)用中的主流控制方法。

PI控制、次優(yōu)控制、最優(yōu)控制這三種控制方法均屬于線性控制范疇，應(yīng)用于自動(dòng)發(fā)電控制時(shí)存在有不同的缺陷：

1)在PI發(fā)電控制系統(tǒng)中，各區(qū)域PI控制器僅對(duì)自區(qū)域頻率偏差或ACE進(jìn)行采樣、僅對(duì)自區(qū)域功率進(jìn)行調(diào)控，不能充分考慮互聯(lián)系統(tǒng)中其余區(qū)域子系統(tǒng)負(fù)荷變化帶來(lái)的影響，較適用于孤網(wǎng)或聯(lián)絡(luò)程度較低的互聯(lián)電力系統(tǒng)的發(fā)電控制。在各區(qū)域電網(wǎng)高度并列運(yùn)行的今天，PI控制不能對(duì)除自區(qū)域外的系統(tǒng)負(fù)荷變化進(jìn)行有效反饋調(diào)控，逐漸展現(xiàn)出較大局限性。并且，比例、積分系數(shù)的具體數(shù)值一般由調(diào)度員進(jìn)行調(diào)節(jié)整定，其大小將直接影響PI控制性能，對(duì)調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量等均有直接影響，因此，根據(jù)調(diào)度員水平不同，PI控制下的發(fā)電控制性能也會(huì)有差異，存在較大的不確定性。

2)次優(yōu)控制：次優(yōu)控制又叫做輸出反饋?zhàn)顑?yōu)控制，即，僅以系統(tǒng)輸出量作為控制反饋量進(jìn)行發(fā)電調(diào)控，在次優(yōu)發(fā)電控制系統(tǒng)中，因其控制反饋量較少，控制耦合度較低，其控制閉環(huán)下的發(fā)電控制系統(tǒng)僅為李雅普諾夫函數(shù)約束下的漸進(jìn)穩(wěn)定系統(tǒng)，其發(fā)電控制信號(hào)是一個(gè)震蕩趨于穩(wěn)態(tài)的過(guò)程，系統(tǒng)不是嚴(yán)格穩(wěn)定的，且性能指標(biāo)泛函無(wú)法達(dá)到真正的極小值，其控制效果是受限制的。并且，在實(shí)際自動(dòng)發(fā)電控制問(wèn)題中，漸進(jìn)穩(wěn)定對(duì)受控的發(fā)電機(jī)組而言是不利的，震蕩衰減在實(shí)際系統(tǒng)中將造成較大的電能損耗，連續(xù)的正反調(diào)切換將加大被控機(jī)組的損耗，造成經(jīng)濟(jì)損失。

3)最優(yōu)控制(全狀態(tài)最優(yōu)反饋控制)：對(duì)性能指標(biāo)尋求最優(yōu)一直作為系統(tǒng)的主要控制目標(biāo)。最優(yōu)控制的必要條件是系統(tǒng)全狀態(tài)協(xié)同反饋。然而，在實(shí)際控制系統(tǒng)中，全狀態(tài)信息的測(cè)取往往是困難，甚至有的狀態(tài)量是無(wú)法測(cè)取的，并且，測(cè)量的信息量越多，由于各種因素導(dǎo)致的誤差也就越大，控制性能可能不增反降。這一問(wèn)題在互聯(lián)電力系統(tǒng)中尤其凸顯，一方面，由于二次設(shè)備誤差，各區(qū)域電網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取其它區(qū)域電網(wǎng)的準(zhǔn)確狀態(tài)信息顯然是困難的，并且由于區(qū)域跨度大，狀態(tài)信號(hào)的傳輸延時(shí)也是較大的，增加了狀態(tài)信號(hào)的不確定性、不準(zhǔn)確性。