基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法

本发明涉及一种电力控制方法，尤其涉及一种基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法。

背景技术：

1、随着铁路向高速和重载化方向发展，交流供电制式供电模式面临严峻的挑战，其突出表现为：新能源接入困难；电能质量下降；电分相的存在，会导致机车速度损失等。

2、针对于上述，从不同的角度提出了多种解决方案，可概括为两种类型：一是安装补偿装置，二是优化牵引供电系统结构。其中，直流牵引供电就为第二种解决方案，直流牵引供电系统具有运行工况复杂、机车具有快速移动、负荷波动剧烈等特殊性，在此情况下，如何对牵引变电站、沿途的可再生能源和储能等进行协调控制，以实现对负载功率的合理分配，同时，保持牵引系统直流电压的稳定性，对牵引系统可靠性至关重要，但是，目前还没有一种有效的解决方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，基于改进一致性算法确定出牵引变电站的补偿电压值，并在电压电流双环控制回路之前进行输出电压参考值进行补偿，从而使得各个牵引变电站的输出直流电压和机车负载电压达到稳态时的电压偏差小，从而利于对负载功率进行合理分配以及对牵引变电站进行协调控制，从而确保机车负载的供电的稳定性。

2、本发明提供的一种基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，包括以下步骤:

3、s1.构建直流牵引供电系统的通讯拓扑图，具体包括：将直流牵引供电系统中的每一个牵引变电站作为通讯拓扑图的一个节点；牵引变电站之间的每一条通信线路作为通信拓扑图的一条边，且变电站之间采用稀疏通讯网络进行信息交互；

4、s2.采用改进一致性算法确定直流牵引供电系统的输出电压均值；

5、s3.基于输出电压均值确定直流牵引供电系统的补偿电压偏差；

6、s4.基于补偿电压偏差确定每个牵引变电站的直流电压参考值并按照直流电压参考值控制直流牵引变电站的输出电压；其中：

7、其中：uldci为第i个牵引变电站的原下垂控制输出的直流电压，△ui为第i个牵引变电站的补偿电压偏差。

8、进一步，步骤s4中，通过如下方法确定补偿电压偏差：

9、其中：gpii(s)为第i个牵引变电站的pi调节器的传递函数，为基于改进一致性算法确定的直流牵引供电系统输出电压均值，udci为第i个牵引变电站的输出电压；

10、

11、其中：kpvoi为第i个牵引变电站的pi调节器的比例系数，kivoi为第i个牵引变电站的pi调节器的积分系数，si为第i个牵引变电站的复频率。

12、进一步，步骤s2中，根据如下方法确定直流牵引供电系统的输出电压均值：

13、构建牵引变电站的迭代计算模型：

14、udc(k+1)＝wudc(k)+σg[udc(k)-udc(k-τ)]，其中，w为权重矩阵，σ为迭代步长系数，τ为迭代方向系数，udc(k)为牵引变电站第k次迭代的值，当k＝0时，udc(0)为牵引变电站初始输出电压；

15、当迭代计算模型第k+1次和k+2次的迭代计算后输出电压相等，判断为迭代收敛，此时，udc(k+1)次输出的电压值为输出电压均值而且每个牵引变电站都将收敛于输出电压均值

16、进一步，通过如下方法确定权重矩阵w：

17、构建邻接矩阵a:

18、n为通讯拓扑图中节点的个数；

19、

20、其中：vj表示通信拓扑图的节点j，aij为加权领接系数，如果节点vj为节点vi的一个邻接节点，则aij＝1作为节点vj和节点vi的加权领接系数，ni表示与节点i相邻的节点的集合；

21、构建入度矩阵d:d＝diag(a11,a22,…,ann)；

22、

23、根据入度矩阵d和邻接矩阵a构建laplacian矩阵l：

24、

25、基于laplacian矩阵l构建一致性算法的权重矩阵w：

26、w＝i-εl；

27、其中：i为n阶单位矩阵；ε为系统通信网络权重矩阵的系数因子。

28、进一步，通过如下方法确定通信网络权重矩阵的系数因子ε：

29、确定laplacian矩阵l的特征值；

30、从特征值由大到小进行排序形成特征值序列，并选取特征值序列中排在第一位的特征值λ1(l)和排在倒数第二位的特征值λn-1(l)，n表示laplacian矩阵l的特征值的个数；

31、构建系数因子计算模型：

32、

33、进一步，第i个牵引变电站的原下垂控制输出的直流电压uldci通过如下方法确定：

34、uldci＝uni-ridci；uni为第i个牵引变电站空载直流侧电压设定值，r为下垂系数，idci为第i个牵引变电站的输出电流。

35、本发明的有益效果：通过本发明，基于改进一致性算法确定出牵引变电站的补偿电压值，并在电压电流双环控制回路之前进行输出电压参考值进行补偿，从而使得各个牵引变电站的输出直流电压和机车负载电压达到稳态时的电压偏差小，从而利于对负载功率进行合理分配以及对牵引变电站进行协调控制，从而确保机车负载的供电的稳定性。

技术特征：

1.一种基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，其特征在于：步骤s4中，通过如下方法确定补偿电压偏差：

3.根据权利要求2所述基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，其特征在于：步骤s2中，根据如下方法确定直流牵引供电系统的输出电压均值：

4.根据权利要求3所述基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，其特征在于：通过如下方法确定权重矩阵w：

5.根据权利要求4所述基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，其特征在于：通过如下方法确定通信网络权重矩阵的系数因子ε：

6.根据权利要求1所述基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，其特征在于：第i个牵引变电站的原下垂控制输出的直流电压uldci通过如下方法确定：

技术总结
本发明提供的一种基于改进一致性算法的电压偏差补偿方法，包括以下步骤:S1.构建直流牵引供电系统的通讯拓扑图，具体包括：将直流牵引供电系统中的每一个牵引变电站作为通讯拓扑图的一个节点；牵引变电站之间的每一条通信线路作为通信拓扑图的一条边，且变电站之间采用稀疏通讯网络进行信息交互；S2.采用改进一致性算法确定直流牵引供电系统的输出电压均值；S3.基于输出电压均值确定直流牵引供电系统的补偿电压偏差；S4.基于补偿电压偏差确定每个牵引变电站的直流电压参考值U<subgt;d</subgt;<supgt;*</supgt;<subgt;ci</subgt;；并按照直流电压参考值U<subgt;d</subgt;<supgt;*</supgt;<subgt;ci</subgt;控制直流牵引变电站的输出电压；U<subgt;d</subgt;<supgt;*</supgt;<subgt;ci</subgt;＝U<subgt;ldci</subgt;+△U<subgt;i</subgt;,其中：U<subgt;ldci</subgt;为第i个牵引变电站的原下垂控制输出的直流电压，△U<subgt;i</subgt;为第i个牵引变电站的补偿电压偏差。

技术研发人员：林莉,曹雅裴,孔宪宇,范米,黄元淼,孙婷,林雨露
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14