说明本发明【具体实施方式】的多工况电力系 统自适应控制方法及装置的技术效果。
[0263] 本实施例WIE邸16机68节点新英格兰-纽约互联系统为基础进行技术效果的说 明，该电力系统的结构如图2所示。
[0264] W连锁故障导致系统多工况变化为例来验证本发明的正确性和有效性。假设初始 触发故障为线路1-31故障而退出运行，其负荷被转移至剩余线路，计算剩余线路综合状态 转移概率Pu，该电力系统中线路1-31故障停运后部分线路状态转移概率列表如图3所示。 考虑到在前级故障路径一致的情况下，转移概率越大，线路成为下一级连锁故障线路的概 率也越大，因此，选取状态转移概率较大的部分线路故障确定的系统工况作为离散马尔可 夫系统的状态集合，而较小的状态转移概率被视为无线路故障。该电力系统中线路1-31故 障停运后系统工况集合的列表如图4所示。
[0265] 记S = (1，2, 3, 4, 5}，且各子工况下概率密度矩阵为：
[0266]
[0267] 首先，利用SMA方法对该电力系统相应子工况下的状态矩阵进行降阶，并将降阶 后的状态矩阵与上式所示的状态转移概率矩阵代入式（45)，并取扰动衰减度丫为0. 1，求 得系统模型库中各模型对应的控制反馈响应矩阵。根据系统工况是否与子工况模型匹配分 为两种情况。
[026引设线路1-31发生故障退出运行后，线路30-31断开，电力系统改变到子工况4， 在该种情况下分析该控制策略的控制效果。利用随机梯度法对系统工况进行辨识，由式 (50)-巧3)计算各子工况匹配控制器对应加权系数，求得系统变化后各子工况匹配控制器 (W下简称子控制器）的加权系数如图6所示，可W看出，由于系统工况与子工况4特征 模型吻合，因此，除子控制器4外，其余子控制器加权系数均很小，可忽略不计，图6给出 了该情况下仅投入子控制器4、投入组合控制器W及投入非匹配控制器时，发电机G1-G8、 G1-G13间功角差的动态响应，其中虚线表示未加控制的情况，实线表示加入控制后的情况。 由图6可知，当系统工况与子工况4的特征模型匹配时，仅投入子控制器4与投入加权控制 器的控制效果近乎一样；当投入不匹配控制器时，可能无法对系统进行有效控制，甚至会加 剧系统振荡。
[0269] 设线路1-31发生故障退出运行后，线路35-34断开，此时系统与任一子工况均不 匹配，利用随机梯度法对系统工况进行辨识，并由式巧〇)-巧3)计算各子控制器对应的加 权系数，求得系统变化后子控制器的加权系数如图8所示，可W看出，此时系统需要利用加 权系数实现组合控制，形成组合控制器。图7给出了该情况下投入组合控制器W及投入非 匹配控制器时，发电机G1-G8、G1-G13间功角差的动态响应示意图，其中虚线表示未加控制 的情况，实线表示加入控制后的情况。图7表明当系统工况与某子工况不匹配时，投入组 合控制器能够有效抑制系统振荡，从图7可W看出，投入不匹配控制器时，可能无法对系统 进行有效控制，甚至会加剧系统振荡，但投入了组合控制器时，系统的振荡得到了有效的抑 制。
[0270] 由此可知，本发明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，可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。
[0271] 需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本 发明距离保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化与 修饰均属于本发明的距离保护范围。
【主权项】
1. 一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， 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； 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； 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； 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； 结果输出模块用于输出各子工况匹配控制器组合方式。2. 根据权利要求1中所述的多工况电力系统自适应控制装置，其特征在于，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。3. -种多工况电力系统自适应控制方法，所述方法包括以下步骤： A、 采集网络结构参数、电网状态向量、控制输出向量； 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； 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； D、 利用加权方法选择各子工况匹配控制器组合方式； E、 输出各子工况匹配控制器组合方式。4. 根据权利要求3中所述的多工况电力系统自适应控制方法，其特征在于，所述步骤B 中多工况电力系统模型为：其中xkGRn为状态向量，ukGRp为控制输入向量， zkGIT为控制输出向量， 过程噪声为零均值噪声序列， {s(t)，t彡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 能方女的女)；片丁 >口 甘、II太姻:索n斗1 .AAk(sk)为不确定参数，满足：AAk(sk)=吼⑴吣， 其中氏和Mi为已知矩阵，实矩阵Fk(i)反映了系统不确定参数结构信息，满足条件： 尸:齡叫。5. 根据权利要求4中所述的多工况电力系统自适应控制方法，其特征在于，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： 当uk= 0,《 k= 0,若所有容许的不确定性AAi满足：则所述多工况电力系统鲁棒随机稳定， 其中xkGRn为状态向量，ukGRp为控制输入向量， zkGIT为控制输出向量， 过程噪声为零均值噪声序列， {s(t)，t彡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。6. 根据权利要求4中所述的多工况电力系统自适应控制方法，其特征在于，步骤C中的 利用线形目标函数的最小化策略为： 若存在常数e|和正定对称矩阵％>0及矩阵YiX)，则满足最小方差约束的鲁 棒控制可表示为M、， 所沭线件目标函数为：对于每一个8(1：)=；[￡5，记六(815)、13(815)、6(8 15)、〇(815)、0(815)、1(815)分别为六 1、1^、61、 J y为扰动衰减度， 〇u为待定变量， I为反馈控制增益， 0 ^为权系数。7. 根据权利要求4中所述的多工况电力系统自适应控制方法，其特征在于，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： K = a XKX+ a 2K2+*** + a iKx ? 时刻k的加权系数a1表不为：emj=y?-ym! 其中，0为估计参数向量，y为系统的输出， e为输出误差， a，0，入为待定参数， J为损失函数。
【专利摘要】一种多工况电力系统自适应控制方法及装置，所述装置包括数据采集模块、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；多工况电力系统模型构建模块用于构建多工况电力系统模型，并确定稳定判据；自适应控制策略生成模块用于对系统各子工况匹配控制器进行求解；控制器组合模块用于利用加权方法选择控制器组合方式；结果输出模块用于输出控制器组合方式。利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。
【IPC分类】G05B13/04
【公开号】CN104950675
【申请号】CN201510325481
【发明人】马静, 陈亦骏, 孙吕祎, 王桐
【申请人】华北电力大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月12日