基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法，屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法包括：根據(jù)傳統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式及參數(shù)計(jì)算公式得到傳統(tǒng)發(fā)電廣域阻尼控制方法的控制參數(shù)；根據(jù)得到的傳統(tǒng)發(fā)電廣域阻尼控制方法的控制參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制參數(shù)初始值，以得到的偽梯度向量初始值為初始點(diǎn)，利用被控系統(tǒng)實(shí)測(cè)的輸入輸出數(shù)據(jù)在線更新偽梯度向量的估計(jì)值；根據(jù)在線更新的偽梯度向量的估計(jì)值計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào)；重復(fù)計(jì)算直至達(dá)到所需計(jì)算的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制信號(hào)的最大時(shí)刻。該方法能夠保證發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制在系統(tǒng)多種運(yùn)行狀態(tài)下的控制效果。
【專利說明】基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及基于無模型自適應(yīng)控制算法的廣域阻尼控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展以及區(qū)域電網(wǎng)間的不斷互聯(lián)，區(qū)域電網(wǎng)間的區(qū)間低頻振蕩問題日益突出。傳統(tǒng)抑制區(qū)間低頻振蕩的方法是在電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁側(cè)施加電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制(Power Stability Stabilizer, PSS)。然而，由于PSS所采用的本地反饋信號(hào)對(duì)區(qū)間振蕩模式的可觀性不足，PSS對(duì)區(qū)間低頻振蕩的抑制效果有限。
[0003]廣域測(cè)量技術(shù)的成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全網(wǎng)廣域信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，廣域信號(hào)對(duì)區(qū)間低頻振蕩模式的可觀性明顯優(yōu)于本地信號(hào)，因此對(duì)于抑制區(qū)間低頻振蕩具有極大的潛力。這種利用廣域測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的廣域信號(hào)作為PSS反饋信號(hào)，抑制區(qū)間低頻振蕩的技術(shù)，稱為發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制。傳統(tǒng)的發(fā)電廣域阻尼控制方法通常是在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)運(yùn)行方式下，生成隨機(jī)小幅擾動(dòng)信號(hào)，采集廣域阻尼控制的反饋信號(hào)；利用隨機(jī)小幅擾動(dòng)信號(hào)和發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制的反饋信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)通過預(yù)報(bào)誤差方法對(duì)電力系統(tǒng)離線辨識(shí)獲得線性模型；利用線性模型獲得的留數(shù)的表達(dá)式得到在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)運(yùn)行方式下的移相角度和增益；利用移相角度和增益計(jì)算出傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制參數(shù)；利用所述控制參數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的區(qū)間低頻振蕩進(jìn)行控制。
[0004]在實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出時(shí)變的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制由于其參數(shù)固定而無法保證其在電力系統(tǒng)的多種運(yùn)行方式下都能取得較好的控制效果。目前為解決發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制的自適應(yīng)問題，通常通過對(duì)電力系統(tǒng)在線辨識(shí)獲得線性模型完成發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制。然而，電力系統(tǒng)本身是一個(gè)高階復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，而且在發(fā)生大的擾動(dòng)或故障時(shí)，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出強(qiáng)非線性，在線辨識(shí)得到的電力系統(tǒng)的線性模型與實(shí)際電力系統(tǒng)偏差很大，基于在線辨識(shí)得到的電力系統(tǒng)的線性模型的控制方法往往不能保證其控制效果。
[0005]無模型自適應(yīng)控制算法在20世紀(jì)90年代首次被提出，該算法適用于非線性系統(tǒng)，僅利用系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，避免了對(duì)被控系統(tǒng)建模的過程，為實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法提供了新的解決思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法，該方法能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)的非線性特性，利用系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，避免了對(duì)被控系統(tǒng)建模的過程，能夠保證發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制在系統(tǒng)多種運(yùn)行狀態(tài)下的控制效果。
[0007]本發(fā)明提出的基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法，其特征在于，該方法包括:[0008]I)根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法的傳遞函數(shù)表達(dá)式及參數(shù)計(jì)算公式得到傳統(tǒng)發(fā)電廣域阻尼控制方法的控制參數(shù)；
[0009]2)定義被控電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)線性表達(dá)式、控制準(zhǔn)則函數(shù)表達(dá)式和偽梯度向量估計(jì)準(zhǔn)則函數(shù)表達(dá)式；
[0010]3)然后根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法得到的控制參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制參數(shù)初始值，包括偽梯度向量的初始值A(chǔ)l)、懲罰因子Y ；
[0011]4)以步驟3)中得到偽梯度向量初始值火1)為初始點(diǎn)，利用被控系統(tǒng)實(shí)測(cè)的輸入輸出數(shù)據(jù)在線更新偽梯度向量的估計(jì)值歲衫；
[0012]5)最后根據(jù)在線更新的偽梯度向量的估計(jì)值計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào);
[0013]6)將步驟5)中的發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào)作用于被控電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端，k增加1，重復(fù)步驟4)?6)直至達(dá)到所需計(jì)算的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制信號(hào)的最大時(shí)刻。
[0014]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明的特點(diǎn)在于，所述方法考慮了電力系統(tǒng)的非線性特點(diǎn)，能夠有效避免對(duì)被控電力系統(tǒng)的建模，利用電力系統(tǒng)實(shí)測(cè)的輸入輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整。本發(fā)明所提出的廣域阻尼自適應(yīng)方法，能夠使得電力系統(tǒng)在運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況下，仍然能夠有效的抑制區(qū)間低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法實(shí)現(xiàn)流程框圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中四機(jī)兩區(qū)被控電力系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)施例的方法與傳統(tǒng)方法控制效果比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明提出的基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下:
[0019]本發(fā)明方法采用無模型自適應(yīng)控制算法實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制的自適應(yīng)調(diào)整，使被控電力系統(tǒng)在多種運(yùn)行方式下阻尼比均能滿足要求。
[0020]本發(fā)明的基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法，其特征在于，該方法包括:
[0021]I)根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法的傳遞函數(shù)表達(dá)式及參數(shù)計(jì)算公式得到傳統(tǒng)發(fā)電廣域阻尼控制方法的控制參數(shù)；
[0022]2)定義被控電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)線性表達(dá)式、控制準(zhǔn)則函數(shù)表達(dá)式和偽梯度向量估計(jì)準(zhǔn)則函數(shù)表達(dá)式；
[0023]3)然后根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法得到的控制參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制參數(shù)初始值，包括偽梯度向量的初始值士I)、懲罰因子Y ;[0024]4)進(jìn)一步以步驟3)中得到偽梯度向量初始值士〖}為初始點(diǎn)，利用被控系統(tǒng)實(shí)測(cè)的輸入輸出數(shù)據(jù)在線更新偽梯度向量的估計(jì)值士幻；
[0025]5)最后根據(jù)在線更新的偽梯度向量的估計(jì)值計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào);
[0026]6)將步驟5)中的發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào)作用于被控電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端，k增加1，重復(fù)步驟4)~6)直至達(dá)到所需計(jì)算的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制信號(hào)的最大時(shí)刻。
[0027]本發(fā)明方法的具體實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示，具體包括以下步驟:
[0028]步驟I)根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法的傳遞函數(shù)表達(dá)式及參數(shù)計(jì)算公式得到傳統(tǒng)發(fā)電廣域阻尼控制方法的控制參數(shù)；具體實(shí)現(xiàn)方式為:
[0029]傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法的傳遞函數(shù)表達(dá)式如式(I)所示:
【權(quán)利要求】
1.一種基于無模型自適應(yīng)控制算法的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法，其特征在于，該方法包括: 1)根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法的傳遞函數(shù)表達(dá)式及參數(shù)計(jì)算公式得到傳統(tǒng)發(fā)電廣域阻尼控制方法的控制參數(shù)； 2)定義被控電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)線性表達(dá)式、控制準(zhǔn)則函數(shù)表達(dá)式和偽梯度向量估計(jì)準(zhǔn)則函數(shù)表達(dá)式； 3)然后根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法得到的控制參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制參數(shù)初始值，包括偽梯度向量的初始值,歲I)、懲罰因子Y ； 4)以步驟3)中得到偽梯度向量初始值A(chǔ)l)為初始點(diǎn)，利用被控系統(tǒng)實(shí)測(cè)的輸入輸出數(shù)據(jù)在線更新偽梯度向量的估計(jì)值.為幻； 5)最后根據(jù)在線更新的偽梯度向量的估計(jì)值計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào)； 6)將步驟5)中的發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào)作用于被控電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端，k增加1，重復(fù)步驟4)~6)直至達(dá)到所需計(jì)算的發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制信號(hào)的最大時(shí)刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟3)根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)廣域阻尼控制方法得到的控制參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制參數(shù)初始值，包括偽梯度向量的初始值詉1);具體實(shí)現(xiàn)方式為: 取偽階數(shù)Lu = 3和Ly = 3，通過極小化控制準(zhǔn)則函數(shù)得到發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制律表達(dá)式為:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟4)進(jìn)一步以步驟3)中得到偽梯度向量初始值*1>為初始點(diǎn)，利用被控系統(tǒng)實(shí)測(cè)的輸入輸出數(shù)據(jù)在線更新偽梯度向量的估計(jì)值.λ幻；具體實(shí)現(xiàn)方式為: 通過極小化偽梯度向量估計(jì)準(zhǔn)則函數(shù)得到，偽梯度向量Φ (k)在k時(shí)刻的在線更新計(jì)算表達(dá)式:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述步驟5)最后根據(jù)在線更新的偽梯度向量的估計(jì)值計(jì)算發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制信號(hào)；具體實(shí)現(xiàn)方式為:根據(jù)步驟4)中k時(shí)刻在線更新的偽梯度向量估計(jì)值士幻，利用發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制律計(jì)算k時(shí)刻發(fā)電機(jī)廣域阻尼自適應(yīng)控制方法的控制信號(hào)為:
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK103595062SQ201310316663
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】龐小艷, 趙藝, 陸超, 李建, 段剛 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司, 清華大學(xué), 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司