[发明专利]一种考虑需求响应信息的电力信息物理耦合建模方法

说明书

本发明公开了一种考虑需求响应信息的电力信息物理耦合建模方法，属于电力信息物理系统分析技术领域。本发明针对电力信息物理耦合系统中的频率稳定控制问题，提出利用需求响应资源参与系统频率控制过程，在传统频率响应模型中加入需求响应反馈控制环，该反馈环考虑需求响应参与系统调频的能力以及信息系统通信延时等特性，建立电力信息物理耦合模型。本发明实现了电力信息物理耦合系统中信息侧与物理侧的紧密联系，大大提高了电力系统的频率稳定性。

技术领域

本发明属于电力信息物理系统分析技术领域，具体地说本发明涉及一种考虑需求响应信息的电力信息物理耦合建模方法。

背景技术

信息物理系统(CPS，Cyber-Physical Systems)，又称信息物理融合系统、信息物理耦合系统，是指通过3C技术将计算系统、通信网络和物理环境融为一体，形成实时感知、动态控制与信息服务融合的多维异构复杂系统。随着计算技术、通信技术和智能控制技术的迅速发展，信息物理耦合系统一经提出便引起学术界及产业界的广泛重视并保持快速发展。

近年来，随着智能电网建设的不断发展，电网传感器数量、信息网络规模和决策单元数量都迅速增加，电力系统的自动化程度大大提高。信息系统的强大功能为电网运行提供了技术保障，也使得需求响应技术参与系统频率调节成为可能。因此，如何考虑电力信息物理交互动特性、挖掘电力信息物理耦合系统中大量数据的有效信息，研究一种考虑需求响应信息的电力信息物理耦合建模方法，成为亟待研究的问题。但是，目前对于这方面的研究，还未见成熟方案的提出。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术在电力信息物理耦合建模时不考虑需求响应信息的不足，提出一种考虑需求响应信息的电力信息物理耦合建模方法，为信息物理耦合系统频率稳定控制提供新思路。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的：将需求响应信息纳入电力系统物理模型中，建立电力信息物理耦合模型如下式所示：

ΔP_T(s)-ΔP_L(s)+ΔP_DR(s)＝2H·s·Δω(s)+D·Δω(s)

该式中，ΔP_T(s)表示火电机组功率增量；ΔP_L(s)表示负荷功率增量；ΔP_DR(s)表示需求响应资源功率增量；H、D分别表示系统惯性时间常数和阻尼系数；Δω(s)表示系统频率增量；s表示拉普拉斯运算符；

考虑到需求响应资源参与电力信息物理耦合系统频率控制的功率变化是瞬时完成的，因此将ΔP_DR(s)表征为一个比例控制加延时环节的传递函数形式，具体公式如下：

该式中，K_P表示需求响应功率与频率变化量的调节关系；表示延时环节；T_d表示需求响应资源响应延时时间常数。

上述技术方案的进一步特征在于，采用帕德近似(Padé approximation)对需求响应延时环节进行线性化，如下式所述：

其中，G(s)表示环节线性化后的传递函数。

本发明的有益效果如下：本发明在传统频率响应模型中加入需求响应反馈控制环，该反馈环考虑需求响应参与系统调频的能力以及信息系统通信延时等特性，建立电力信息物理耦合模型，实现了电力信息物理耦合系统中信息侧与物理侧的紧密联系，大大提高了电力系统的频率稳定性。

附图说明

图1为本发明的考虑需求响应信息的电力信息物理耦合模型框图；

图2为实施例的仿真模型图。

图3为实施例的仿真结果图。