[发明专利]双区域互联电力系统的负荷频率控制参数的处理方法

权利要求书

1.一种双区域互联电力系统的负荷频率控制参数的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，建立分数阶PID控制器，所述分数阶PID控制器是基于分数阶比例积分控制器与分数阶比例微分控制器依次级联建立的控制器；

步骤2，基于所述分数阶PID控制器，建立双区域互联电力系统模型；

步骤3，基于所述双区域互联电力系统模型，对所述分数阶PID控制器参数进行优化，获得优化后的所述分数阶PID控制器参数；

步骤4，将优化后的所述分数阶PID控制器参数作为双区域互联电力系统的负荷频率控制参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述建立分数阶PID控制器包括：

步骤1-1，采用Oustaloup滤波算法构造连续滤波器；

设拟合频率段为(ω_b,ω_h)，则连续滤波器的传递函数为：

公式(1)中，s为拉氏变换域中的变量，K为增益，N为连续滤波器的阶次，k为连续滤波器的阶次的初始值；

其中，连续滤波器的零点为ω′_k，极点为ω_k，可由公式(2)计算得出：

其中，γ为分数阶的阶次，γ0时，为微分运算，γ0时，为积分运算；N为滤波器的阶次，ω_b和ω_h分别为拟合频率的上下限；

步骤1-2，利用连续滤波器对区域控制偏差进行分数阶微积分处理；

步骤1-3，将分数阶微积分处理后的区域控制偏差作为分数阶比例积分控制器的输入，将分数阶比例积分控制器的输出作为分数阶比例微分控制器的输入。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，基于所述分数阶PID控制器，建立双区域互联电力系统模型包括：

步骤2-1，设置所述双区域互联电力系统模型中两个区域的区域控制偏差分别为：

其中，ACE₁、ACE₂分别是两个区域的区域控制偏差，Δf₁、Δf₂分别为两个区域的频率偏差，B₁、B₂分别为两个区域的频率偏差因子，ΔP₁₂为联络线功率偏差；

步骤2-2，设置所述双区域互联电力系统模型中的所述分数阶PID控制器的输出信号为：

其中，u₁(s)和u₂(s)分别是两个区域的控制器的输出信号，G_FOPI+FOPD(s)为所述分数阶PID控制器的传递函数，其中，

其中，u(s)为所述分数阶PID控制器输出的传递函数，e(s)为所述分数阶PID控制器输入的传递函数，K_p、K_i、K_d分别为所述分数阶PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益，s为拉氏变换域中的变量，λ与μ为所述分数阶PID控制器的积分阶次与微分阶次；

步骤2-3，控制所述分数阶PID控制器的输出信号u₁(s)和u₂(s)，以调整区域控制偏差ACE₁和ACE₂至预设范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，基于所述双区域互联电力系统模型，对所述分数阶PID控制器参数进行优化，获得优化后的所述分数阶PID控制器参数包括：

步骤3-1，设置模型的约束条件

所述约束条件包括分数阶比例积分控制器的比例增益的上下阈值、分数阶比例微分控制器的比例增益的上下阈值、分数阶PID控制器的积分增益的上下阈值、分数阶PID控制器的微分增益的上下阈值、分数阶PID控制器的积分阶次的上下阈值和分数阶PID控制器的微分增益的上下阈值；

其约束条件为：

其中，K_p1为分数阶比例积分控制器的比例增益，K_p2为分数阶比例微分控制器的比例增益，K_i、K_d分别为分数阶PID控制器的积分增益和微分增益，λ与μ为分数阶PID控制器的积分阶次与微分阶次，为K_p1的上下阈值，为K_p2的上下阈值，是K_i的上下阈值，是K_d的上下阈值，λ^min,λ^max是λ的上下阈值，μ^min,μ^max是μ的上下阈值；

步骤3-2，确定双区域互联电力系统模型的目标函数

以双区域互联电力系统的性能参数指标ITAE作为目标函数，其数学表达式具体如下：

其中，Δf₁、Δf₂分别为两个区域的频率偏差，ΔP₁₂为联络线功率偏差，t_sim是仿真持续时间，t是时间变量；

步骤3-3，在满足约束条件的情况下，输出双区域互联电力系统模型的目标函数的最小值，确定优化后的所述分数阶PID控制器参数。