[发明专利]一种基于改进TLBO算法的柔性高压直流输电系统PI控制器参数优化方法

说明书

本发明涉及一种基于改进TLBO算法的柔性高压直流输电系统PI控制器参数优化方法，属于电力系统控制技术领域。实现步骤包括：（1）建立VSC‑HVDC系统仿真模型；（2）针对基本TLBO算法做出改进；（3）将改进的TLBO算法用于VSC‑HVDC系统PI控制器参数优化，建立优化模型，并得到优化结果。本发明在基本的TLBO算法的基础上，引入了多个班级来扩大最优解搜索范围，之后在不同班级的教师或学生之间建立小世界网络，通过深度交互学习实现精确搜索，有效避免算法陷入局部最优。将VSC‑HVDC系统的被控量带入优化模型，利用改进TLBO算法求解PI控制器最优参数，实施例表明，改进TLBO算法能合理权衡VSC‑HVDC系统中PI控制器最优参数的搜索范围和搜索精度，并且避免算法陷入局部最优。

技术领域

本发明涉及一种基于改进TLBO算法的柔性高压直流输电系统PI控制器参数优化方法，属于电力系统控制技术领域。

背景技术

近年来，全球对电网安全和环境保护问题的关注日益增长，使得高压直流输电技术在世界范围内获得了广泛的关注和研究。由于大规模风电并网、交流系统的快速功率潮流调节、远距离输电、弱阻尼系统联网，多馈入或弱馈入区域供电的需求与日俱增，柔性高压直流输电系统（简称为VSC-HVDC）受到了越来越多的关注，合理地设计控制系统对VSC-HVDC的优化运行至关重要。换流器的动态特性使得VSC-HVDC系统具有高度非线性，同时，电网的精确模型难以获得以及随机风电的接入催生了各类先进控制策略来获得最优的控制性能。目前PI控制控制环的矢量控制由于其结构简单、易于实现而广泛应用电力系统控制技术领域中，该控制将非线性系统在某一运行点处进行线性化后设计PI控制参数，当系统运行条件改变时，其控制效果可能大幅降低。因此，遗传算法、粒子群优化算法、群搜索优化、差分进化算法等优化算法被应用于调节最优PI控制参数中。

这些启发式算法的主要局限在于合理的算法参数设置难以确定，尤其对于变量数目很大的情形。当算法参数改变时，原本求解到的全局最优解可能会退化为局部最优解。近年来，根据学校教学过程中教师对学生的指导关系，提出了一种教-学优化算法（TLBO）。

该算法可有效求解连续非线性函数的全局最优问题，具有计算速度快、求解质量高等突出优点，但是容易陷入局部收敛。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于改进TLBO算法的柔性高压直流输电系统PI控制器参数优化方法，改进TLBO算法引入多个班级以扩大搜索范围，并且引入小世界网络机制来实现不同班级间各教师或学生的相互学习，用于求解PI控制器的最优参数，其能合理权衡搜索范围和搜索精度，并且避免算法陷入局部最优，是一种良好的参数优化策略。

本发明的技术方案是：一种基于改进TLBO算法的柔性高压直流输电系统PI控制器参数优化方法：

（1）建立柔性高压直流输电系统控制器模型；

（2）针对基本TLBO算法做出改进；

（3）将改进的TLBO 算法用于柔性高压直流输电系统PI控制器参数优化，建立优化模型，并得到优化结果。

所述步骤（1）中，柔性高压直流输电系统控制器由两部分组成，即整流器控制和逆变器控制器，建立柔性高压直流输电系统控制器模型方法如下：

（1）建立柔性高压直流输电系统基本动态模型

在柔性高压直流输电系统中，整流器调节直流电流电压和无功功率，而逆变器调节有功功率和无功功率，在只考虑三相电路参数相同，电压和电流幅值相等，三相之间相角差分别为情况下，角频率下的整流器动态方程表示如公式（1）：

（1）

式（1）中，整流器通过等值电阻和电感与交流电网相连，为整流器直流侧电容，并有和；

同理，逆变器动态方程表示如公式（2）：