[发明专利]基于云伸缩因子的变论域云PI负荷频率控制方法

说明书

本发明为基于云伸缩因子的变论域云PI负荷频率控制方法。该方法将变论域云模型控制与经典PI控制相结合，针对高比例新能源接入互联电力系统后，论域固定的云模型负荷频率控制器自适应能力有限，控制品质下降，变论域云PI负荷频率控制器可实现输入、输出论域的动态调整，自适应能力增强。为满足高比例新能源接入互联电力系统后的论域调整需求，基于云模型设计输入、输出伸缩因子，云伸缩因子满足高比例新能源接入互联电力系统后复杂的论域调整需求。基于云伸缩因子的变论域云PI负荷频率控制方法可有效实现互联电力系统的负荷频率控制。

技术领域

本发明属于电力系统的负荷频率控制领域。

背景技术

电力系统朝着大型化、互联化的方向发展，且鉴于环境保护和资源利用的迫切性，新能源在电力系统中的比例不断提高。大规模新能源通过电力电子接口接入电力系统后，其出力不确定性使系统非线性增强，易使系统有功功率出现不平衡，系统频率稳定受到影响，进而威胁系统稳定运行。负荷频率控制(load frequency control，LFC)作为自动发电控制(automatic generation control，AGC)的核心单元，在维持系统频率稳定方面扮演着重要角色。

传统负荷频率控制多采用PI/PID控制，但基于线性控制理论的PI/PID控制器越来越难以满足具有强烈非线性特征的新型互联电力系统的控制要求。云模型是具有实现定性概念与定量数据相互转化能力的双向认知模型。云模型同时考虑了语言概念的模糊性和隶属函数的随机性，在处理不确定性问题上具有优势。云模型被应用于负荷频率控制领域(蔡国伟,张斌,王建元,等.云模型理论在互联电力系统负荷频率控制中的应用[J].中国电机工程学报,2015,35(002):353-358.)，但该云模型控制器由于输入、输出论域固定，自适应能力有限，高比例新能源接入后，系统不确定性增强，固定的论域会导致控制品质下降，论域调整十分必要。但满足高比例新能源接入情况下的论域调整需求，依然十分困难。

发明内容

本发明提出一种基于云(模型)伸缩因子的变论域云(模型)PI负荷频率控制方法，该方法适用于互联电力系统的负荷频率控制，具有良好的自适应性。本发明将云模型控制与经典PI控制相结合，为满足高比例新能源接入情况下的云模型负荷频率控制器的论域调整需求，基于云模型设计输入伸缩因子控制器和输出伸缩因子控制器，即云(模型)伸缩因子。

实现本发明目的的技术方案是：基于云伸缩因子的变论域云PI负荷频率控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立基于云模型的输入伸缩因子控制器、输出伸缩因子控制器、比例系数整定值控制器、积分系数整定值控制器。

步骤101：对误差e，输入伸缩因子α、输出伸缩因子β、比例系数整定值ΔK_P、积分系数整定值ΔK_I进行云集合划分，并分别以云模型的三个数字特征(期望Ex、熵En、超熵He)进行表示；

步骤102：建立e到α、e到β、e到ΔK_P、e到ΔK_I的云映射，即云推理规则；一个单条件单规则云发生器由一个一维X条件云发生器和一个一维Y条件云发生器组成。

步骤2：确定PI控制器的初始比例系数K_P0和积分系数K_I0。

步骤3：误差采样

以区域控制偏差ACE＝ΔP_tie+B·Δf作为t时刻的误差信号e，其中ΔP_tie为联络线功率偏差，Δf为区域频率偏差，B为频率偏置常数。

步骤4：误差归一化

将e从实际论域[-E,E]映射到归一化论域[-1,1]得到e'，其中e'＝e/E。

步骤5：通过云模型控制器获得变论域伸缩因子(包括输入伸缩因子、输出伸缩因子)