[發(fā)明專利]計及時滯和噪聲干擾的最優(yōu)電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法

有效

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• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113178878B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 胡文;鐘瑞龍;王環(huán);彭子舜;戴瑜興;章純
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發(fā)明公開一種計及時滯和噪聲干擾的最優(yōu)電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法，該方法首先建立基于積分控制器的電力系統(tǒng)負荷頻率控制模型，然后將該模型中的積分控制器替換為PI控制器，同時采集電力系統(tǒng)的頻率偏差、發(fā)電機增發(fā)功率、調(diào)速器的動作量三個狀態(tài)量作為反饋量，構(gòu)建PI全狀態(tài)反饋控制模型；然后引入Kalman濾波器，構(gòu)建基于Kalman濾波器的PI全狀態(tài)反饋控制模型；最后在模型中加入時滯和噪聲干擾，利用遺傳算法對該模型進行控制參數(shù)優(yōu)化。本發(fā)明的方法對反饋量采樣過程中的噪聲有明顯抑制，且具有出色的時滯魯棒性和動態(tài)性能。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領域，具體涉及一種計及時滯和噪聲干擾的最優(yōu)電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)是關系國計民生的重要基礎設施。頻率穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的三大要素之一。電力系統(tǒng)發(fā)電功率與負荷有功需求不平衡時，電力系統(tǒng)的頻率就會產(chǎn)生一定程度的偏移，嚴重時，會影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。為了使大負荷擾動時，系統(tǒng)的頻率還能保持在基準值，電力系統(tǒng)采用頻率二次調(diào)整即負荷頻率控制(LFC)，實現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)。

在電力工業(yè)的生產(chǎn)實踐中，負荷頻率控制普遍采用原理清晰且易于設計的積分(I)或比例積分(PI)控制器。然而，在寬松的電力市場環(huán)境下，網(wǎng)絡通訊服務開放化，遠端測量單元(RTU)與控制中心之間的潛在不確定時滯和噪聲已經(jīng)成為不可回避的問題。這些問題使得按照傳統(tǒng)方法設計的I、PI控制器穩(wěn)定裕度及魯棒性不夠，有時甚至可能影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

為了提高LFC系統(tǒng)的控制性能和魯棒性，大量學者開展了相關研究，提出了許多穩(wěn)定性分析方法和控制策略。例如利用線性矩陣不等式(LMI)對LFC系統(tǒng)進行時滯依賴穩(wěn)定性分析，總結(jié)了PI控制參數(shù)與時滯穩(wěn)定性的關系；建立時滯系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，設計H∞控制器；將智能算法和H∞控制相結(jié)合，調(diào)節(jié)PI控制參數(shù)等。但是，以上這些方法均沒有充分利用電力系統(tǒng)多狀態(tài)量的特點，使得LFC系統(tǒng)未能獲得最佳的時滯魯棒性。同時，對于反饋量采樣過程中的噪聲問題，也未進行充分考慮，嚴重影響LFC系統(tǒng)實際運用中的穩(wěn)定裕度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種計及時滯和噪聲干擾的最優(yōu)電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法，該方法具有較強的魯棒性和較好的動態(tài)性能。

本發(fā)明的目的通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種計及時滯和噪聲干擾的最優(yōu)電力系統(tǒng)負荷頻率控制方法，該方法包括如下步驟：

S1：建立基于積分控制器的電力系統(tǒng)負荷頻率控制模型；

S2：將S1建立的模型中的積分控制器替換為PI控制器，同時采集電力系統(tǒng)的頻率偏差Δf_i、發(fā)電機增發(fā)功率ΔP_mi、調(diào)速器的動作量ΔP_vi三個狀態(tài)量作為反饋量，構(gòu)建PI全狀態(tài)反饋控制模型；

S3：引入Kalman濾波器，通過采集電力系統(tǒng)的頻率偏差Δf_i，估算發(fā)電機增發(fā)功率ΔP_mi、調(diào)速器的動作量ΔP_vi。由此，在S2得到的PI全狀態(tài)反饋控制模型基礎上，構(gòu)建基于Kalman濾波器的PI全狀態(tài)反饋控制模型；

S4：在S3得到的基于Kalman濾波器的PI全狀態(tài)控制模型中加入時滯及噪聲干擾，然后利用遺傳算法對該模型進行控制參數(shù)優(yōu)化，得到優(yōu)化后的Kalman濾波器和PI全狀態(tài)反饋控制模型，從而實現(xiàn)在時滯和噪聲干擾下的電力系統(tǒng)負荷頻率控制。

進一步地，所述S2具體分為如下子步驟：

S2.1：在S1的負荷頻率控制模型的基礎上，將積分控制器替換為PI控制器，定義PI控制器的開環(huán)零點由此得到PI控制器的狀態(tài)量Λ_pii為：