多工况电力系统自适应控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统稳定性分析技术领域，尤其是设及到多工况电力系统控制技 术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力需求的快速增长与网架结构的日趋复杂，多工况变化问题已成为影响电 力系统安全稳定运行最为关键的问题之一，因此，研究针对电力系统多工况变化的自适应 控制策略具有极为重要的现实意义。
[0003]目前，有关多工况电力系统的控制器设计主要基于鲁椿控制方法，将多工况因素 作为系统的不确定性融入控制和y控制中，其中控制和y控制是现代控制理论 中的设计多变量输入输出（MIM0)鲁椿控制系统中的方法。由于工况变动、外部干扰W及建 模误差的缘故，实际工业过程的精确模型很难得到，而系统的各种故障也将导致模型的不 确定性，因此可W说模型的不确定性在控制系统中广泛存在。如何设计一个固定的控制器， 使具有不确定性的对象满足控制品质，该就是鲁椿控制所要实现的技术效果。
[0004] 然而，当系统工况发生大范围变化时，鲁椿控制可能将无法达到预定的控制效果。 针对此问题，现有技术中采用多胞体控制系统来解决该一问题，多胞体控制将系统多个子 工况作为多胞体的顶点，求解满足所有子工况的控制器，但在实际运行中，系统工况的数量 远远超过多胞体顶点数量，一旦系统运行点超出多胞体顶点所包含的区域，该方法将无法 进行有效控制，因此现有技术中的多工况电力系统控制方法，存在由于固定故障集的局限 性，导致设计场景与当前工况难W匹配的问题，W至于难W实现有效控制的问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的旨在克服现有技术中由于固定故障集的局限性，导致设 计场景与当前工况难W匹配的问题，提出一种考虑离散马尔可夫模型的多工况电力系统自 适应控制方法及装置。在所述控制方法中首先构造包含离散马尔可夫多工况电力系统模型 的李雅普诺夫泛函，并利用迭代法推导满足范数界丫的鲁椿随机稳定性判据。在此基 础上，利用舒尔（Schur)补引理，获取满足系统各子工况最小方差约束W及范数界丫 的线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities, LMI)。然后，利用线性目标函数的最小 化问题，对系统各子工况匹配控制器进行求解，并根据随机梯度在线辨识方法计算出的加 权系数选择合适的子工况匹配控制器组合方式。在【具体实施方式】中，基于连锁故障的多工 况电力系统时域仿真验证了本发明多工况电力系统自适应控制方法及装置的正确性和有 效性。
[0006] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0007] -种多工况电力系统自适应控制装置，所述装置包括顺序连接的数据采集模块、 多工况电力系统模型构建模块、自适应控制策略生成模块、控制器组合模块和结果输出模 块，其中，
[0008] 数据采集模块用于采集网络结构参数、电网状态向量、控制输出向量，并将采集数 据发送到多工况电力系统模型构建模块；
[0009] 多工况电力系统模型构建模块用于根据采集的数据，构建多工况电力系统模型， 并根据所述多工况电力系统模型确定稳定判据；
[0010] 自适应控制策略生成模块利用线形目标函数的最小化策略，对系统各子工况匹配 控制器进行求解；
[0011] 控制器组合模块用于利用加权方法选择各子工况匹配控制器组合方式；
[0012] 结果输出模块用于输出各子工况匹配控制器组合方式。
[0013] 其中所述控制器组合模块根据随机梯度在线辨识方法确定所述加权系数，利用所 述加权系数选择各子工况匹配控制器组合方式。
[0014] 一种多工况电力系统自适应控制方法，所述方法包括W下步骤：
[001引 A、采集网络结构参数、电网状态向量、控制输出向量；
[0016] B、根据采集的数据，构建多工况电力系统模型，并根据所述多工况电力系统模型 确定稳定判据；
[0017] C、利用线形目标函数的最小化策略，对系统各子工况匹配控制器进行求解；
[0018] D、利用加权方法选择各子工况匹配控制器组合方式；
[0019] E、输出各子工况匹配控制器组合方式。
[0020] 其中所述步骤B中多工况电力系统模型为：
[0021]
[002引其中XkGRn为状态向量，
[002引 UkGRP为控制输入向量，
[0024] ZkGRt为控制输出向量，
[00巧]过程噪声为零均值噪声序列，
[0026] {s(t)，t> 0}是在有限空间S= (1，2,…，1}中取值的马尔可夫链，对应连锁故 障可能存在的各运行工况，其状态概率pU为：
[0027]
[002引 AAk(Sk)为不确定参数，满足：AAk(Sk) =HiFk(i)Mi，
[002引其中&和Mi为已知矩阵，实矩阵FkW反映了系统不确定参数结构信息，满足条 件片-含/。
[0030] 所述步骤B中根据所述多工况电力系统模型确定稳定判据为：
[00引]当Uk= 0，《k= 0,若所有容许的不确定性AAi满足；
[0032] J
[0033] 则所述多工况电力系统鲁椿随机稳定，
[0034] 其中XkGRn为状态向量，
[003引 UkGRP为控制输入向量，
[003引ZkGRt为控制输出向量，
[0037] 过程噪声《k为零均值噪声序列，
[0038] {s(t)，t> 0}是在有限空间S= (1，2,…，1}中取值的马尔可夫链，对应连锁故 障可能存在的各运行工况。
[0039] 步骤C中的利用线形目标函数的最小化策略为：
[0040] 若存在常数e1〉0，Ci〉〇和正定对称矩阵Qi〉〇及矩阵Yi〉0,则满足最小方差约束 的鲁椿控制可表示为《<=^片=>7;1-、',，
[0041] 所述线性目标函数为：
[0049] 对于每一个S(t) =iGS，记A(Sk)、B(Sk)、G(Sk)、C(Sk)、D(Sk)、L(Sk)分别为Ai、 Bi、Gi、Ci、〇i、Li，
[0050]巧=y; I (,' e叫，
[0051] 丫为扰动衰减度，
[00閲 0U为待定变量，
[0053] Ki为反馈控制增益，
[0054] 0。为权系数。
[00巧]步骤D中，所述利用加权方法选择子工况匹配控制器组合方式为：
[0056] K二a本1+a2氏2+*一 +a1町，
[0057] 时刻k的加权系数a康示为； 5
[0060] em]'=ym-ym，
[0061] 其中，0为估计参数向量，
[0062] y为系统的输出，
[0063] e为输出误差，
[0064] a，P，A为待定参数，
[00财 J为损失函数。
[0066] 通过采用本发明的多工况电力系统自适应控制方法及装置，能够将时变电力系统 模型与随机梯度在线辨识方法相结合，并利用加权系数实现自适应控制，有效解决了由于 固定故障集的局限性，导致设计场景与当前工况难W匹配的问题，能够对多工况电力系统 进行有效控制。当系统工况与子工况不匹配时，能够投入组合控制器W有效抑制系统振荡。
【附图说明】
[0067] 图1是本发明【具体实施方式】中多工况电力系统自适应控制装置的结构示意图。
[0068] 图2是为说明本发明【具体实施方式】中多工况电力系统自适应控制方法及装置而 举例的一个应用场景一一16机68节点电网结构图。
[0069] 图3是图2的电网结构中线路1-31故障停运后部分线路状态转移概率列表。
[0070] 图4是图2的电网结构中线路1-31故障停运后系统工况集合的列表。
[0071] 图5是图2的电网结构中线路30-31断开后子工况匹配控制器加权系数的列表。