[发明专利]一种含风力发电的两区域互联电网自动发电控制优化方法

摘要

一种含风力发电的两区域互联电网自动发电控制优化方法，该方法是建立自动发电控制的空间状态模型，该模型为包括水电，小火电机组和风电的两区域互联系统；根据所建立的空间状态模型，构建一个新的成本函数；用输出变量和输出反馈增益矩阵构成控制变量，以确定输入变量；在闭环系统中构造李雅普诺夫函数，得出李雅普诺夫方程；基于李雅普诺夫方程，推导出哈密尔顿函数，求出相应参量的最优值，进而求出所建模型的自动发电控制优化结果。本发明所提出的控制策略具有较好的动态适应性，可以加强多个控制区之间的协调。解决了风电装机容量不断增加，其固有的随机性和波动性导致的电力系统频率波动问题。

主权项

一种含风力发电的两区域互联电网自动发电控制优化方法，其特征在于，包括：(1)建立自动发电控制的空间状态模型，该模型为包括水电、小火电机组和风电的两区域互联系统；空间状态模型的状态变量XT、控制变量UT和输出变量YT如下所示：XT＝[ΔF1 ΔPG1 ΔPR1 ΔXGV1 ΔPT1 ΔF2 ΔPG2 ΔPR2 ΔXGV2]UT＝[ΔPC1 ΔPC2]YT＝[ACE1 ACE2]其中，ΔFi是频率偏差，ΔPGi是电力生产变化，ΔXGVi是调节输出偏差，ΔPT1是联络功率变化，ΔPRi是功率中间变化量，ΔPCi是在变速器处的增量变化，ACEi是区域控制误差，其中下标i代表不同区域；互联系统的状态空间模型如下所示：X*=AX+BU]]>Y＝CX其中，是状态变量修正值，X是状态变量，Y是输出变量，A是系统矩阵，B是控制矩阵，C是输出矩阵，它们都是实常数矩阵，具体取值由系统内部参数和结构配置决定；(2)根据所建立的空间状态模型，构建一个新的成本函数J，即目标函数；该成本函数的表达式如下：J=12∫0∞(YTQ1Y+UTQ2U)dt]]>其中，Q1是n*n维半正定权重矩阵，Q2是r*r维正定权重矩阵，U是控制变量；(3)用输出变量和输出反馈增益矩阵构成控制变量，以确定输入变量；根据优化理论，控制变量U是用来减小成本函数的值，并且使相应的控制系统也可以获得较好的性能；用输出变量的线性组合构成控制变量U，公式如下：U＝‑KY其中，K是输出反馈增益矩阵；在最优控制方案中，控制输入是由反馈产生的，并且由所有受控制的输出状态反馈常数根据最优准则确定，所以空间状态互联系统模型可以表示为:是状态反馈增益矩阵；进一步，成本函数可表示为如下形式：J=12∫0∞XTQ‾Xdt]]>其中，它是一个正定权重矩阵；其中，CT是输出矩阵的转置，KT是输出反馈增益矩阵的转置，K是输出反馈增益矩阵；(4)在闭环系统中构造李雅普诺夫函数，得出李雅普诺夫方程；李雅普诺夫函数如下所示：V(X)＝XTPX其中P是实对称正定矩阵，改变该函数形式，可以得到：V·(X‾)=X‾T(A‾TP+PA‾)X‾]]>因此可以得到李雅普诺夫方程如下：A‾TP+PA‾=-Q‾]]>根据李雅普诺夫方程，成本函数可以转换为：J=12X‾T(0)PX‾(0)]]>(5)基于李雅普诺夫方程，推导出哈密尔顿函数，求出相应参量的最优值，进而求出所建模型的自动发电控制优化结果；为获得输出反馈增益矩阵，需要在李雅普诺夫方程的约束下，使成本函数获得最小值，因而可表示为哈密尔顿函数，如下所示：其中，Q是正定权重矩阵；在一定的限制条件下，分别求出P,K,λ的最优解，进而求出所建模型的自动发电控制优化结果；限制条件如下所示：K1=Q2-1BTPλCT(CλCT)-1]]>(A-BK1C)λ+λ(A-BK1C)T+12X‾(0)X‾T(0)=0]]>A‾TP+PA‾+Q‾=0.]]>