时变电力系统自适应控制方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统稳定性分析技术领域，尤其是设及到时变电力系统控制技术 领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统日趋复杂，运行和控制难度日益增加，时变因素已成为影响电力系 统稳定最为关键的因素之一，研究时变电力系统的自适应控制策略具有重要的现实意义。
[0003] 然而，传统控制策略主要基于系统典型工况。一种是采用控制理论中最优控制方 法，对系统的典型工况进行设计，但由于系统的参数和结构等因素不断发生变化，典型工况 往往不能对时变电力系统进行有效描述。一种利用参数摄动法，建立了考虑系统参数变化 的不确定性模型，并设计了控制器，然而该方法仍然仅针对系统典型工况，当系统参数变化 过大导致工况变化时，可能无法进行有效控制。严重时甚至会加剧系统恶化。还有方法考 虑到系统工况大范围变化的情况，将不同工况作为凸多胞体模型的顶点进行控制器设计， 然而，该方法得到的是系统多个工况下共用的最优控制器，具有很强的保守性。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的旨在克服现有技术中传统控制策略不适用于时变电力系 统的控制器设计问题，提出一种时变电力系统自适应控制方法和装置，所述方法和装置是 基于连续马尔科夫时变电力系统模型的自适应控制方法及装置，特别解决固定故障集无法 与当前工况合理匹配的问题，有效避免了控制器切换对系统造成的冲击。
[0005] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0006] -种时变电力系统自适应控制装置，所述装置包括数据采集模块、子工况输入模 块、控制反馈响应矩阵生成模块、组合控制器求解模块和结果输出模块，其中，
[0007] 数据采集模块连接至组合控制器求解模块，用于采集时变电力系统网络结构参 数、系统内发电机频率和功角；
[0008] 子工况输入模块用于获取时变电力系统不同子工况信息、各子工况下状态转移概 率密度矩阵，并将获取的信息发送至控制反馈响应矩阵生成模块；
[0009] 控制反馈响应矩阵生成模块也连接至组合控制器求解模块，用于确定系统不同子 工况状态矩阵，并求解得到系统各子工况对应控制反馈响应矩阵；
[0010] 组合控制器求解模块用于确定各子控制器的加权系数，与系统各子工况对应控制 反馈响应矩阵结合确定系统组合控制器；
[0011] 所述结果输出模块用于输出所述系统组合控制器。
[0012] 所述控制反馈响应矩阵生成模块包括状态矩阵生成单元，所述状态矩阵生成单元 利用时变电力系统不同子工况信息，构造连续马尔可夫时变模型状态集合，利用模态分析 法获得系统不同子工况状态矩阵，并对所述不同子工况状态矩阵降阶，得到降阶后的状态 矩阵。
[0013] 所述控制反馈响应矩阵生成模块还包括控制反馈响应矩阵单元，所述控制反馈响 应矩阵单元将降阶后的状态矩阵与状态转移概率密度矩阵代入最小方差鲁椿控制器计算 式，利用线性目标函数的最小化问题求解，得到系统各子工况对应控制反馈响应矩阵。
[0014] 一种时变电力系统自适应控制方法，所述方法包括步骤：
[0015] A、采集时变电力系统网络结构参数、系统内发电机频率和功角；
[0016] B、获取时变电力系统不同子工况信息、各子工况下状态转移概率密度矩阵；
[0017] C、获取系统不同子工况状态矩阵，并求解得到系统各子工况对应控制反馈响应矩 阵；
[0018] D、确定各子控制器的加权系数，与系统各子工况对应控制反馈响应矩阵结合得到 系统组合控制器；
[0019] E、输出所述系统组合控制器。
[0020] 另外，步骤C中获取系统不同工况状态矩阵，并求解得到系统各子工况对应控制 反馈响应矩阵包括：
[0021] C1、利用时变电力系统不同子工况信息，构造连续马尔可夫时变模型状态集合，利 用模态分析法获得系统不同子工况状态矩阵，并对所述不同子工况状态矩阵降阶，得到降 阶后的状态矩阵；
[0022] C2、将降阶后的状态矩阵与状态转移概率密度矩阵代入最小方差鲁椿控制器计算 式，利用线性目标函数的最小化问题求解，得到系统各子工况对应控制反馈响应矩阵。
[0023] 所述最小方差鲁椿控制器计算式为求取优化问题：
[0024]
[00巧]其约束条件为：
[0026] L003U
[0033] 利用线性目标函数的最小化问题求解上述最优化问题，若存在常数￡i〉0,Ci〉〇 和正定对称矩阵Qi〉0及矩阵Yi〉0,则系统各子工况对应控制反馈响应矩阵为=K^i，
[0034] 其中，
为优化目标，
[00巧]n是输入向量X的维度，1是有限模态集合S的维度，
[003引 Qi、Yi为待定矩阵，且Qi=QiT〉0，Yi=YiT〉0，
[0037]e1、写巧待定常数，且e1〉0,写1〉0，
[003引0ij为一组权系数，且 0ij〉0(i=1，…，1 ;j=1，…，n):
[003引 r、巧;为给定常数，且r〉0,伊^0 = = ，
[0040] Ai、Bi、Gi、。、Di、Li为时变电力系统模型的参数矩阵，
[0041]I为单位矩阵，
[004引Hi和Mi为已知矩阵，
[0043] i G S，
[0044]S是有限模态集合，
[0045]31。为时滞电力系统的马尔可夫转移概率矩阵的元素，是指系统模态在t时刻处 于i状态，而在t+A时刻处于j状态的转移概率密度。
[0046] 其中所述时变电力系统的模型为：
[0047]
[004引其中，XtGRD是状态向量；UtERP是控制输入向量；Wt为白噪声，其满足：￡巧！= 0, ￡{如(引=W'识(林'> 0);
[0049]{s(t)，t> 0}是在有限空间S= (1，2,…，1}中取值的状态离散、时间连续的齐 次马尔可夫过程，它描述了系统工况随时间t的演化过程，其状态转移概率可W表示为：
[0050]
[0051] 其中，
A为时刻t的变化量，0 (A)为时刻t变化量A的 局阶无穷小量。
[0052] 步骤D中所述确定各子控制器的加权系数为：
[0055] Ai、。为时变电力系统的参数矩阵，
[0056] Pi为一组正定对称矩阵，
[0057] 31U为时滞电力系统的马尔可夫转移概率矩阵的元素，是指系统模态在t时刻处 于i状态，而在t+A时刻处于j状态的转移概率密度。
[0058] 所述与系统各子工况对应控制反馈响应矩阵结合得到系统组合控制器为：
[0059] K二a本1+a2氏2+*一 +a1町，
[0060] 其中，Ki为系统各子工况对应控制反馈响应矩阵。
[0061] 通过采用本发明的时变电力系统自适应控制方法和装置，能够解决固定故障集无 法与时变电力系统当前工况合理匹配的问题，有效避免了控制器切换对时变电力系统造成 的冲击。
【附图说明】
[0062] 图1是本发明【具体实施方式】中时变电力系统自适应控制装置的结构示意图。
[0063] 图2是为说明本发明【具体实施方式】中时变电力系统自适应控制方法和装置而采 用的一个应用场景--16机68节点电网结构图。
[0064] 图3是本发明一【具体实施方式】在一具体工况下将不同控制器投入后发电机G1-G8 与G1-G13相对功角动态响应示意图。
[0065] 图4是本发明一【具体实施方式】将不同控制器投入后发电机G1-G8与G1-G13相对 功角动态响应示意图。
[0066] 图5是本发明一【具体实施方式】在一具体工况下不同控制器投入后发电机G1-G10 与G4-G10相对功角动态响应。
[0067] 图6是本发明一【具体实施方式】在不同控制器投入后发电机G1-G10与G4-G10相对 功角动态响应。
【具体实施方式】
[006引下面结合附图，对本发明作详细说明。
[0069] W下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于 描述示范实施例的目的。
[0070] 然而，应该理解，本发明不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范 围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元 件。
[0071] 同时应该理解，如在此所用的术语"和/或"包括一个或多个相关的列出项的任意 和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为"连接"或"禪接"到另一部件或单元时， 它可w直接连接或禪接到其他部件或单元，或者也可w存在中间部件或单元。此外，用来描 述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解（例如，"之间"对"直接之间"、 "相邻"对"直接相邻"等）。
[0072] 介绍本发明的【具体实施方式】之前，首先介绍本发明时变电力系统自适应控制方法 和装置的原理，并结合本发明的技术方案进行了分析和演算。
[0073] 时变电力系统的模型可用连续马尔可