[发明专利]一种基于分布式模型的负载频率控制方法

说明书

基于分布式模型的负载频率控制方法，包括如下步骤：S1建立多区域互联电力系统的分布式LFC模型；S2.建立离散化LFC状态空间模型；S3.增强状态空间模型；S4.将拉盖尔函数应用于离散。

技术领域

本发明属于电力系统领域，提出了一种基于分布式模型预测控制的负载频率控制方法。

背景技术

随着现代电力来源的种类不断增加，现代电力系统的尺寸不断扩大，用于负载频率控制(LFC)的集中控制方案逐渐被分散到了分散控制策略中，并逐渐被赋予了其使用局部控制方法以显着降低系统维度的控制策略。大规模电力系统中的分散控制和分布式控制的基本思想是用几个独立的子系统模型近似整个系统，它们之间的唯一区别是分布式控制方案适当地考虑了从其他子系统传递的外部状态信息，而分散式信息则遵循完全解耦的方法。

实际上，比例积分微分(PID)控制器已经在全球范围内广泛应用于负荷频率控制(LFC)的程序设计和工业实践中。然而，随着系统操作复杂度的加大，最优化参数的调整和约束状态的处理变得困难起来。

为了克服这些缺陷，有望能解决问题的并且能够明确地处理不同类型的约束条件的模型预测控制(MPC)已经成为过去十年相关工作者研究焦点，并在许多出版物中可以看到应用于LFC系统的模型预测控制。

而当前分散式MPC-LFC的实际实现有两个主要障碍。一个是由长时预测层面引起的计算负担；另一个是在线优化中互联电力系统的约束处理。本方法着重解决了这两个困难，提出了一种分布式MPC-LFC方案，其中将拉盖尔函数应用于多区域互联电力系统。

一般来说，广泛被熟知的拉盖尔函数应用于MPC有两种方法。第一种方法是拉盖尔网络或其修改的版本直接应用于MPC控制器的原始内部模型，并被视为状态预测器，用以在存在干扰和建模不匹配的情况下增强控制性能。第二种方法是使用拉盖尔函数的正交属性近似控制轨迹。但是这两种方法及相关的这些论文中，只考虑了风力发电机状态变量的限制因素。在集中式方法的基础上使用拉盖尔函数实现的方案也曾被提出，这已被证明对于大型电力系统是不切实际的。根据作者的了解，大部分关于拉盖尔的MPC-LFC在电力系统中的相关文献都集中在互联电力系统的集中控制方案或孤立微电网的应用中，很少有明确的系统处理开发了不同类型的约束。为了完善其不完备性，在提高MPC-LFC约束处理能力方面取得进展，我们将拉盖尔的MPC引入到具有扰动项的增强状态模型中，用于分布式子系统的增强模型用于预测预测范围内的未来系统状态，将生成速率约束GRC变换成对增量机械功率的相关状态变量的典型约束，并将从相邻控制区传递的频率信息作为局部状态空间方程中的干扰变量。成本函数的数学表达式和对系统控制输入，发电速率，子系统频率和终端状态的约束分别以拉盖尔为基础的形式给出。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种基于分布式模型的负载频率控制方法。

本发明的基于分布式模型的负载频率控制方法，包括如下步骤：S1建立多区域互联电力系统的分布式LFC模型；

采用单区域模型，其中单元的调速器和涡轮分别并联，而发电机被聚合成单个等效发电机。控制区#i中的每个组件的数学描述如下：

S11.描述热电涡轮调速器的瞬态如式(1)：

其中，区域#i中的所有第j个单位里，T_gij表示调速器的时间常数；R_ij为固定下垂特征系数；α_ij是频率调节分配系数。X_gij表示热电单元中蒸汽阀的标称状态或水力发电机组的导向叶片的开度偏差；f_i为区域#i中与标称状态的频率偏差。

S12.描述非热式涡轮机的微分方程模型如公式(2)描述：