[发明专利]一种可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法

说明书

本发明提供一种可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法，该方法鲁棒性好、抗干扰能力强，能应用于具有非线性和不确定性的实际互联电力系统。本发明提出的可伸缩的滑模控制框架，可根据输入量的大小不断调整参数，同时磁滞回环根据输入量的改变发生相应的平滑伸缩，具有自适应性。该控制框架的自适应系数通过训练神经网络得到，经过松弛操作保证发电指令能满足机组约束。可伸缩的磁滞回环滑模控制器输出响应快，能对电力系统进行实时控制，可替代传统的负荷频率控制器。

技术领域

本发明属于电力系统的自动发电控制领域，提出一种可伸缩的磁滞回环滑模控制方法，可应用于自动发电控制，也可应用于自动电压控制、风机控制等领域。

背景技术

随着电源容量的日益增长，电网跨区域互联，电力系统的规模不断扩大，复杂程度不断增加。互联电力系统某个区域的振荡可能会使整个系统的潮流发生很大的变化，因此需要采取适当的措施保障系统能安全稳定运行。自动发电控制对于维持频率稳定具有重要的意义，是保证电力系统稳定运行的一种重要的控制手段。

电力系统是一个非线性系统。随着新能源并网，电力系统的电源与负荷都具有随机性，系统参数、扰动很难进行精确计算。因此，将滑模控制应用于自动发电控制是十分有必要的。滑模控制是一种变结构控制。根据系统状态的改变，滑模控制器会有目的地改变对系统的控制方式。但在传统滑模控制器中，这种改变是阶跃的、不连续的。针对传统滑模控制器的不足，本发明提出一种可伸缩的磁滞回环滑模控制器。与传统滑模控制器相比，当系统状态发生较小变化时，磁滞回环滑模控制能够更平缓地改变对系统的控制方式；当系统状态发生较大变化时，磁滞回环面积发生自适应改变。控制算法中的自适应系数通过对神经网络训练得到。同时，对过渡过程进行平滑操作，实现从上一时刻的磁滞回环平滑过渡到当前时刻的磁滞回环。因此磁滞回环是连续、可伸缩的。

自适应控制具有对过程参数变化和对未建模部分的动态过程不敏感的特点。因此，可将该算法应用于电力系统自动发电控制中。可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法是一种针对电力系统发电控制的自适应控制算法。

发明内容

本发明提出一种可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法。该方法与传统发电调度与控制方法不同。可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法是同时考虑“机组组合+经济调度+自动发电控制+机组功率分配”的统一时间尺度的一体化算法。基于滑模变结构控制算法设计的控制器以频率偏差Δf作为输入，以对机组的发电指令作为输出，无需其他的调度指令。

磁滞回环滑模自动发电控制方法中采用的磁滞回环滑模控制器是一种可伸缩的控制器，即磁滞回环的面积随着频率偏差Δf、控制误差、系统的运行方式的改变发生相应的改变。滑模控制是一种的变结构控制策略。

设有一个系统

式中，x、u和y分别表示系统的状态变量、输入变量和输出变量；t表示时间，n、m和l分别表示系统的状态变量的维数、输入变量的维数和输出变量的维数；R表示实数域。

根据系统结构，确定切换函数向量S(x)，则变结构控制可表示为

式中，S_i(x)为切换函数向量S(x)的第i个元素，u⁺(x)≠u^-(x)。

本发明提出的可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法具有如下优点：

(1)可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法能够克服电力系统的不确定性，能有效解决电力系统自动发电控制中的调度与控制问题；

(2)可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法能根据系统状态的改变不断调整算法参数，具有很强的适应性；

(3)可伸缩的磁滞回环滑模自动发电控制方法抗扰动能力强，响应速度快，能对系统进行实时控制，且能满足发电调度与控制问题中多种机组约束。