[发明专利]一种基于交替方向乘子法的频率控制器设计方法及系统

权利要求书

1.一种基于交替方向乘子法的频率控制器设计方法，其包括：

S10，根据电力系统建立负荷频率控制模型；

S20，建立以控制性能和控制器增益矩阵稀疏度为参数的优化模型；

S30，利用交替方向乘子法对优化模型中的参数控制性能和参数控制器增益矩阵稀疏度进行处理；

所述根据电力系统建立负荷频率控制模型的方法包括：

互联电力系统中第i个区域的模型：

其中，N表示所研究的互联电力系统中包含的区域数目，表示时刻t的负荷扰动，Δf_i(t)表示时刻t的频率偏差、表示时刻t的有功输出调整量、表示时刻t的调速器阀门位置调整量，Δδ_i(t)表示时刻t的转子角偏差，表示调速器的时间常数、表示汽轮机的时间常数和表示电力系统的时间常数，表示电力系统的增益，R_i表示电力系统的速度调节系数；K_sij表示区域i和区域j之间的连接增益，如果这两个区域间没有功率交换则K_sij为0；

将(1)-(4)改写成矩阵形式:

式中，X_i(t)表示区域i在时刻t的状态向量，X_j(t)表示区域j在时刻t的状态向量，U_i(t)表示控制器在时刻t的输入向量；

所述建立以控制性能和控制器增益矩阵稀疏度的参数优化模型的方法包括：

n个区域的互联电力系统的负荷频率控制表述为：

U＝-KX (6)

式中：X＝[X₁,X₂,…,X_n]；U＝[U₁,U₂,…,U_n]；D＝[ΔP_d1,ΔP_d2,…,ΔP_dn]；

K表示控制器增益矩阵；

根据上述矩阵，所提出的负荷频率控制器设计方法可表述为：

min J(K)+γg(K) (7)

式中，J(^×)表示频率偏差指标，采用系统的H₂范数trace(B₁^TPB₁)；P为Gramian可观矩阵；g(^×)表示控制器结构的稀疏化指标，采用L₁范数表示，表示为K_ij表示矩阵K的第i行第j列元素，W_ij表示非负权重且当K_ij≠0时W_ij＝1/|K_ij|、当K_ij＝0且0ε1时W_ij＝1/|ε|；γ为标量且为正数；

subject to(A-B₂K)^TP+P(A-B₂K)

＝-(Q-K^TRK) (8)

通过动态系统稳定性理论分析能够得到系统稳定条件为式(8)所描述的等式约束。