[发明专利]一种稳定性约束的间歇电力系统自适应CGPC-PI控制方法

说明书

本发明公开了一种稳定性约束的间歇电力系统自适应CGPC‑PI控制方法，该方法的总体目标是计算PI控制参数的轨迹，并优化未来的输出y，首先获得负载频率控制LFC系统的稳定区域，然后将约束广义预测控制CGPC的自变量转化为上层控制系统中的K_P和K_i，最后通过在较低的控制层次中添加抗饱和方案获得更短的时滞和更小的超调，进一步优化了K_p和K_i，该方法CGPC‑PI比PI、CGPC具有更好的控制性能，CGPC‑PI在处理大到足以触发抗饱和方案的变化扰动时，其优越性更为明显，CGPC‑PI可以提高间歇性电力穿透系统的频率调节性能。

技术领域

发明涉及电力系统的领域，尤其涉及一种稳定性约束的间歇电力系统自适应CGPC-PI控制方法。

背景技术

减少化石燃料消耗和开发环境友好型能源的需求日益增长，这就需要一个更强大的电力系统来应对随之而来的间歇性问题。不断增长的可再生能源普及率将带来以下挑战：(1)惯性将减少，因为越来越多的电子逆变器将电源与负载分离，由于大气的挥发性，输出变化将更加活跃。因此，维持频率、功率角和电压的稳定性将更具挑战性。

考虑到系统的解耦特性，在小干扰情况下，可以分别用线性调频法研究系统的频率稳定性。负载频率控制LFC主要致力于保持本地区频率和联络线交换功率的稳定性，可分为集中式负载频率控制LFC、分散式负载频率控制LFC和分布式负载频率控制LFC。集中式负载频率控制LFC采用单个控制器测量所有系统输出，并计算系统中所有执行器的控制变量，这在计算和地理上都很难实现。因此，分散负载频率控制LFC和分布式负载频率控制LFC在大型电网中的应用更为广泛。

随着可再生能源的日益普及，现代电力系统在保持频率稳定方面面临着更大的挑战，可以用负载频率控制LFC来研究，但传统的比例积分(PI)控制器不能满足日益增长的鲁棒性要求。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种稳定性约束的间歇电力系统自适应CGPC-PI控制方法。

本发明所采用的技术方案是，该方法的总体目标是计算PI控制参数的轨迹，并优化未来的输出y，首先获得负载频率控制LFC系统的稳定区域，然后将约束广义预测控制CGPC的自变量转化为上层控制系统中的K_P和K_i，最后通过在较低的控制层次中添加抗饱和方案获得更短的时滞和更小的超调，进一步优化了K_p和K_i。

本发明中，所述系统的稳定区域，稳定性约束利用实际实现装置PI的简单结构，系统的稳定边界由历史或实验数据得到的时间序列来确定，要达到这一目标需要三个步骤：

步骤1：给定标量时间序列系统可以用x_t＝f(x_t-L，x_t-2L，...，x_t-mL)的形式拟合，该表达式通过前馈神经网络用一组适当选择的参数逼近任何非线性函数，该表达式如下式(1)所示：

其中α0，α1，...，αj和β0，β1，1，...，β_m，q表示需要训练的两组参数，[m，q，L]决定拟合过程的复杂性和结果的准确性，将其设置为[5，6，5]；

步骤2：然后根据步骤1中的公式计算雅可比矩阵，如下式(2)所示：

步骤2：最大李雅普诺夫系数通过下式(3)获得：

其中M＝(length(X)-m＊L)^2/3，和v₁＝max(eig(Tm′*Tm))，如果最大李雅普诺夫系数不大于0，则证明系统是稳定的；