[发明专利]基于改进自适应模型预测控制的电压协调控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于改进自适应模型预测控制的电压协调控制方法及其装置。根据系统预测轨迹确定评估目标，通过计算评估目标相对于系统备选控制的灵敏度特性，分过电压与欠电压两种情况估计备选控制对评估目标的最大电压调节能力，并基于该结果构建统一的时域参数适用性判定指标，提出时域参数的在线量化选取依据。在各采样周期内，时域参数根据适应性判定指标与实时量测数据进行更新。在单故障场景下，控制时域参数与预测时域参数递减，可显著减少在线计算时间，加快电压恢复速度。本发明的应用范围不仅仅局限于电力系统电压控制问题，可扩展至基于线性化预测模型的滚动时域优化问题。

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定控制技术研究领域，具体涉及一种基于改进自适应模型预测控制的电压协调控制方法。

背景技术

模型预测控制(model predictive control，MPC)是一种滚动时域多步控制方法，能够较好地处理预测模型的不确定性问题，目前已广泛应用于系统电压协调控制的相关研究。在现有基于MPC的电压控制方法中，控制时域与预测时域的长度对控制效果具有显著影响。控制时域越长，控制轨迹越平滑，但需要更长的计算时间。控制时域越短，控制步数越少，策略越激进，但有可能降低算法应对系统不确定性的能力。预测时域的长度应大于等于控制时域的长度。考虑到在线计算量，除非控制器需要考虑控制时域之后的系统轨迹，预测时域的长度应与控制时域相等。

目前绝大多数基于MPC的研究工作在优化过程中采用了常数控制时域与预测时域参数，但并未讨论相关参数的选取依据，通常依靠经验或枚举法离线确定时域参数，缺乏相应的量化分析。且控制时域在滚动时域优化的过程中保持恒定，无法根据系统演化状态自适应调整。

文献《基于自适应控制时域参数的电压协调控制》在优化过程中实现了控制时域参数的自适应调节，但该方法不能适用于电压超出上限的情况，在实际应用中具有很大的局限性，且方法未考虑预测时域参数的自适应调节。

发明内容

本发明提出了一种基于改进自适应模型预测控制的电压协调控制方法。在保持各母线电压处于要求范围的同时使控制代价最小化。与基于传统MPC的电压控制方法相比，本发明提出了时域参数的在线量化选取依据，建立评估时域参数适应性的在线指标，在各采样周期内，时域参数根据适应性指标与实时量测数据进行更新，能够显著改善控制效果和计算时间，加快扰动后的电压恢复速度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于改进自适应模型预测控制的电压协调控制方法，所述电压协调控制方法包括以下步骤：

步骤1：在采样时刻，基于实时量测数据求取当前预测周期内的系统电压轨迹，确定电压调节能力评估对象，求取所述评估对象相对于系统备选控制的灵敏度矩阵；

步骤2：基于电压预测结果与灵敏度矩阵信息，求取采样点处施加控制导致的最大评估对象变化量；针对欠电压与过电压两种情况，基于最大评估对象变化量提出统一的控制时域参数的适用性判定指标，确定控制时域参数与预测时域参数的自适应调整方式；

步骤3：建立电压协调优化模型；

步骤4：求解最优控制序列，下一个采样点时刻将所得第一步控制施加于系统；

步骤5：在下个采样点时刻重复上述步骤1-4直至系统中全部节点电压均恢复至要求范围内，其特征在于，

所述步骤2中，基于最大评估对象变化量，提出统一的控制时域参数的适用性判定指标为：