[发明专利]基于云模型的风柴储混合电力系统电压频率滑模控制方法

说明书

本发明涉及一种基于云模型的风柴储混合电力系统电压频率滑模控制方法，包括以下步骤：S1，构建孤岛风柴储混合电力系统和其中的发电机、储能系统、风机和DSTATCOM建立数学模型；S2，根据所建立的数学模型，建立系统的状态模型；S3，设计滑模控制器；S4，将云模型理论应用到滑模控制器中，动态调整ε值和k值；S5，根据步骤S4得到的控制器u(t)作为控制指令，优化电力系统的负荷频率偏差。与现有技术相比，本发明中储能系统参与系统频率调节，并使用DSTATCOM参与系统电压调节，保证系统的功率平衡，从而有效减小系统中电压与频率偏差。

技术领域

本发明涉及混合电力系统电压和频率控制领域，尤其是涉及一种基于云模型的风柴储混合电力系统电压频率滑模控制方法。

背景技术

电压和频率是反映电力系统安全稳定运行的两个重要指标，电力系统在正常运行情况下，电压控制主要通过调整系统中无功功率完成，频率控制主要通过调节发电机的有功功率完成。

风能是一种取之不尽用之不竭的清洁可再生能源，受到了广泛学者和专家的关注，风力发电量所占的比重也在逐年增加，风柴互补的发电系统在风能充足的偏远山区和海岛等地区可提供有效的电能供给。但是，风能具有间歇性和随机性，会产生扰动影响系统的电压与频率稳定。为了保证系统的电能质量，需要使系统中的有功功率和无功功率达到平衡。

随着储能技术的不断发展以及成本的降低，越来越多的储能系统接入到电网中用来对电力系统的频率波动进行优化。同时为了改善电能质量，柔性交流输电技术(flexibleAC transmission systems，FACTS)伴随着电力电子技术的快速发展而不断进步，为电力系统中电压波动提供了可靠的优化方法。DSTATCOM是一种新型的并联FACTS装置，可通过向电网动态注入感性或容性无功功率来快速抑制电压波动，以维持系统电压稳定。

对于孤岛风柴混合电力系统电压和频率稳定性问题，很多学者对此方面进行了研究。文献对双馈风机间并联电容来对系统中电压偏差进行稳定。但是上述方法对于电压的调整能力有一定限制。因此需要配置适当的FACTS装置。在新能源并网点安装无功补偿装置是维持并网点电压稳定的最常见手段。文献结合DSTATCOM无功输出特性，提出基于斜率调节的无功电压协调控制方法。文献使用云模型理论动态的调整多域电力系统得频率的控制器参数，文献采用粒子群算法和自适应动态规划对控制器进行设计，使得系统频率具有较高的稳定性。但是当系统中负荷扰动较大和风能渗透率较高时，受传统发电机发电率约束的限制，只能通过控制算法作用于汽轮机，不能有效的维持电力系统的频率稳定。因此需要配置适当的储能设备来协调负荷频率控制对频率进行优化。

滑模控制作为典型的非线性控制，具有响应速度快，对参数摄动和外界干扰具有不敏感性，有很强的鲁棒性。并且算法简单，易于工程实现，因此广泛应用于电力系统中。云模型理论作为不确定性人工智能中一种重要的表达方式，已经被逐渐的应用在不断发展的科学研究中。云模型是用语言值表示某个定性概念与其定量概念之间的不确定性转换模型，它将模糊集理论中的模糊性和概率论中的随机性有机的结合起来，构成定性与定量之间的映射。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于云模型的风柴储混合电力系统电压频率滑模控制方法，对储能系统、发电机以及DSTATCOM都加入了控制，以达到维持系统电压和频率稳定的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于云模型的风柴储混合电力系统电压频率滑模控制方法，包括以下步骤：

S1，构建孤岛风柴储混合电力系统和其中的发电机、储能系统、风机和DSTATCOM建立数学模型；

S2，根据所建立的数学模型，建立系统的状态模型：