[發明專利]基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制系統及方法

在審

• 申請號: 202111300633.0
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN113949064A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 薛飛;李宏強;李旭濤;李浩;張迪;楊挺;張爽;田蓓;馬鑫;張漢花;任勇;焦龍;楊慧彪;吳玫蓉;韓旭濤;唐子慧
• 申請（專利權）人: 國網寧夏電力有限公司電力科學研究院;天津大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所 64103
• 代理人: 張淼

一種基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制系統，信息采集模塊：利用設置在被控系統的傳感器采集感知被控系統的運行參數，根據接收的運行參數產生對應的被控系統輸出量y'(t)。控制器庫模塊針對預計的信息/物理故障，設計對應的控制器以保證故障系統的動態性能，形成控制器庫，基本控制器庫中控制器數量為M+N；逆向行為重構模塊根據被控系統輸出量y'(t)、控制指令u'(t)以及控制器庫，以并行方式逆向重構被控系統的動態行為，并獲得重構的參考輸入性能指標計算模塊將被控系統輸出量y'(t)、重構的參考輸入做均方根誤差計算，以獲得性能指標MSE；控制器選擇模塊選擇與最小的性能指標MSE對應的控制器投入。本發明還提供一種基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制方法。

技術領域：

本申請涉及互聯電網負荷頻率主動容錯控制技術領域，特別涉及一種基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制系統及方法。

背景技術：

新型電力系統中不斷并網的新能源裝機容量顯著，而其隨機性和不確定性使得系統中各類顯性和隱性故障增加，將導致送端電網有功出力顯著下降，造成頻率顯著偏移額定運行點。此外，由于電網信息化程度的不斷提高，網絡傳輸過程中的各種不確定性因素(如延時、丟包、黑客攻擊)給各類實時控制系統帶來新的安全隱患。負荷頻率控制(Loadfrequency control,LFC)通過控制區域聯絡線交換功率，實現系統頻率輸入偏差到控制器輸出控制量之間穩定控制。

運行狀態全面感知與實時穩定控制是電力物聯網中各類實時控制系統的基本要求。然而，信息子系統與物理子系統的緊耦合，致使惡意網絡攻擊及突發物理故障，都將導致電力物聯網發生結構性改變，此種不確定性已違背魯棒控制理論中參數小范圍波動的假設。傳統基于硬件冗余或故障辨識的容錯控制策略由于需要依賴精確先驗的被控系統參數和大量的運行狀態參數，有控制器與被控系統不匹配的風險，導致容錯失敗。

發明內容：

有鑒于此，有必要提供一種不依賴故障辨識的基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制系統。

還有必要提供一種不依賴故障辨識的基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制的方法。

一種基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制系統，包括信息采集模塊、控制器庫模塊、逆向行為重構模塊、性能指標計算模塊、控制器選擇模塊：

信息采集模塊：利用設置在被控系統的傳感器采集感知被控系統的運行參數，根據接收的運行參數產生對應的被控系統輸出量y'(t)。

控制器庫模塊：針對預計的信息/物理故障，設計對應的控制器以保證故障系統的動態性能，形成基本控制器庫，其中，基本控制器庫中控制器數量為M+N，控制器庫Σ_c＝{Σ_c1,Σ_c2,…,Σ_c(M+N)}，控制器庫Σ_c表示針對特定運行場景所設計的控制器集合，M是指被控系統具有M種正常工作場景，N是指被控系統具有N種典型故障場景；

逆向行為重構模塊：根據被控系統輸出量y'(t)、控制指令u'(t)以及已有的控制器庫Σ_c，以并行方式逆向重構被控系統的動態行為，并獲得重構的參考輸入重構的參考輸入漸近收斂于理想的參考輸入r(t)。

性能指標計算模塊：將被控系統輸出量y'(t)、重構的參考輸入做均方根誤差計算，以獲得性能指標MSE；

控制器選擇模塊：選擇與最小的性能指標MSE對應的控制器投入，從而實現零試錯一次性精準投切。

一種基于逆向行為重構的負荷頻率容錯控制方法，其步驟如下：