[发明专利]一种基于时变负荷扰动的MPC二次调频有功分配方法有效
申请号: | 201510685676.3 | 申请日: | 2015-10-21 |
公开(公告)号: | CN105262083B | 公开(公告)日: | 2019-05-21 |
发明(设计)人: | 李亚平;雍太有;时欣利;胡建强;喻洁;毛文博;温广辉;冯树海;王珂;刘建涛;张青 | 申请(专利权)人: | 中国电力科学研究院;国家电网公司;国网山东省电力公司电力科学研究院 |
主分类号: | H02J3/00 | 分类号: | H02J3/00;H02J3/24 |
代理公司: | 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 | 代理人: | 徐国文 |
地址: | 100192 北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 负荷 扰动 mpc 二次 调频 有功 分配 方法 | ||
1.一种基于时变负荷扰动的MPC二次调频有功分配方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)根据被控系统中的动力学方程给出系统的连续时间状态空间模型;
(2)将所述连续时间状态空间模型转化为离散模型,确定采样周期T;
(3)建立考虑未来一段时域时变负荷扰动的MPC模型;
(4)MPC模型的求解;
所述步骤(3)中,根据所述被控系统各模块的物理特性,给出相应的状态约束条件;
确定MPC模型中预测时段和控制时段以及各变量在目标函数即MPC模型中的权重矩阵;
根据短期负荷预测结果得到未来预测时域的负荷变化值,将其考虑进模型的未来状态演化中;
根据所述离散模型、所述状态约束条件、所述权重矩阵以及所述未来预测时域的负荷变化值,确定对应的MPC模型。
2.如权利要求1所述的有功分配方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述被控系统包括机组发电机、调速器、一次调频和二次调频模块;
所述动力学方程包括系统频率偏差的动力学方程、调速器动力学方程和汽轮机动力学方程;
系统频率偏差作为输出变量,AGC机组参考出力变化作为控制输入变量,负荷变化量作为系统干扰。
3.如权利要求1所述的有功分配方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述离散模型需满足如下条件:
1)在每一个采样时间周期内,初始状态为该周期起始采样时刻系统的状态;
2)在采样时间周期内控制输入变量保持不变并等于起始采样时刻控制输入变量瞬时值。
4.如权利要求1所述的有功分配方法,其特征在于,所述步骤(4)中,求解符合系统控制目标的MPC模型,将得出的最优控制序列第一个元素作用于当前系统中,并在下一采样时刻重复步骤(4)。
5.如权利要求2所述的有功分配方法,其特征在于,所述系统频率偏差Δf的动力学方程为:
系统控制目标为将Δf控制为零;为Δf的导数;D为系统负载阻尼系数,ΔPL为系统负荷用电变化,M为系统等价惯性系数,ΔPmk为第k个发电机功率输出偏差,AGC机组数量为n。
6.如权利要求1或4所述的有功分配方法,其特征在于,所述MPC模型为:
式中,r(k)为k时刻的目标参考值,这里为常数0,即频率偏差的目标值为0;Δu(k)=u(k)-u(k-1)为控制输入的增量变化;矩阵Q>0,RΔu≥0,Ru≥0均为权重矩阵;
最优控制输入序列为{u(0),...,u(Nc-1)},将第一个元素作用于当前系统中;
所述离散模型为:
x(k+1)=Adx(k)+Bdu(k)+Edω(k)
y(k)=Cdx(k)
离散模型约束为:
xmin≤x≤xmax
umin≤u≤umax
Δumin≤Δu≤Δumax
约束包括状态和输入上下限约束,对应机组出力上下限以及爬坡速率约束;
系统状态在未来Np时段状态值取为:
x(1)=Adx(0)+Bdu(0)+Edω(0)
x(2)=Adx(1)+Bdu(1)+Edω(1)
x(Nc)=Adx(Nc-1)+Bdu(Nc-1)+Edω(Nc-1)
x(Np)=Adx(Np-1)+Bdu(Nc-1)+Edω(Np-1)
式中,x(.)为系统状态变量,包含机组以及系统频率值;u(.)为控制输入,这里指下发给AGC机组的总的调节指令;ω(.)为系统干扰,指系统负荷变化量,{ω(0),ω(1),...,ω(Np-1)}={ΔPL(0),ΔPL(1),...,ΔPL(Np-1)},{ΔPL(0),ΔPL(1),...,ΔPL(Np-1)}为未来Np时段负荷偏差变化值;y(.)为系统输出,这里指系统频率偏差;
Ad,Bd,Ed,Cd分别为系统离散化系统矩阵;Np,Nc分别为模型预测控制的预测时段和控制时段,且Np≥Nc。
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