基于自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，具體涉及一種基于自適應(yīng)事件觸發(fā) 機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 負(fù)荷頻率控制（LFC)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要控制手段。對于互聯(lián)多區(qū)域電力 系統(tǒng)，子系統(tǒng)內(nèi)以及各區(qū)域之間的通信連接方式通常有兩種：一種是點(diǎn)對點(diǎn)的專線通信方 式，另一種是開放式的電力通信網(wǎng)絡(luò)。專線通信方式中存在很小的常延時(shí)，我們通常在設(shè)計(jì) LFC控制策略時(shí)將其忽略；相較于傳統(tǒng)專線通信方式，采用開放式電力通信網(wǎng)絡(luò)的LFC控制 策略具有成本低廉、更加靈活的優(yōu)勢。然而，開放式電力通信網(wǎng)絡(luò)中，主要是廣域測量系統(tǒng) (WAMS)中的電力共享通信網(wǎng)絡(luò)部分存在著不可忽視的時(shí)變網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)、數(shù)據(jù)丟包與錯 序，這為電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制策略的分析綜合與設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。
[0003] 多區(qū)域電力系統(tǒng)中，多個節(jié)點(diǎn)共用有限的通信與計(jì)算資源，其傳統(tǒng)的信號采樣方 式往往是周期性的，或是傳統(tǒng)的通信閾值與常數(shù)的事件觸發(fā)機(jī)制，因而在信息傳輸過程中 會產(chǎn)生大量的對改善系統(tǒng)性能無效的冗余采樣數(shù)據(jù)，這給廣域電力系統(tǒng)共享的通信網(wǎng)絡(luò)帶 來了巨大的通信壓力。如何設(shè)計(jì)合理的通信與控制策略，在盡可能節(jié)省有限的通信與計(jì)算 資源的同時(shí)保證期望的控制性能，也是廣大研究者必須解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種基于自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的網(wǎng) 絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，在傳統(tǒng)多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制中引入一種 自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制，在保證獲得期望的控制性能的同時(shí)減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省有 限的網(wǎng)絡(luò)通信資源；并且建立一種網(wǎng)絡(luò)化區(qū)域控制誤差（ACE)依賴型時(shí)滯LFC模型，采用一 種新穎的李雅普諾夫函數(shù)來獲得系統(tǒng)穩(wěn)定相關(guān)結(jié)論，在計(jì)算過程中避免引入過多自由權(quán)矩 陣，從而使得運(yùn)算時(shí)間大大減少，提高了控制與運(yùn)算效率。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò) 化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，包括如下具體步驟：
[0006] 1.建立引入了自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制時(shí)滯 模型
[0007] (1)建立考慮通信因素的多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制動態(tài)模型：

[0014] (2)在網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制中引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制：
[0015] tk+1h = tkh+min {lh I eT (ikh) CrTrC1TCe (ikh) > 〇 (tkh) yT (tkh) TrC1Ty (tkh)}
[0016] 其中T = [I 0]，Φ是待求解的觸發(fā)矩陣。事件觸發(fā)器接收到同步向量數(shù)據(jù)后，根 據(jù)事件觸發(fā)準(zhǔn)則進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，將滿足觸發(fā)準(zhǔn)則的信號發(fā)送至控制器。區(qū)別于傳統(tǒng)的事件 觸發(fā)機(jī)制中的時(shí)不變系數(shù)σ，本發(fā)明所引入的自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制中的時(shí)變參數(shù) 〇 (tkh) 由如下規(guī)則確定：
[0018] 其中，actan( ·)是反正切函數(shù)，α > 〇是一個給定常數(shù)，σ n> 〇是O (t kh)的 給定下界，σ (〇) = σ m。
[0019] (3)建立引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的ACE依賴多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制時(shí)滯 動態(tài)模型：
[0021] 其中，tkh，tk+1h分別是前后相鄰的兩次滿足觸發(fā)條件后被發(fā)送至控制器端的采樣 信號的采樣時(shí)刻；X(t)是系統(tǒng)狀態(tài)向量，S?(以）~ ω (t)是能量有界的擾動 信號，y(t)是控制輸出；A，B，F(xiàn)，C是具有適當(dāng)維數(shù)的系數(shù)矩陣，K是待求解的控制器增益矩 陣；h是電力系統(tǒng)同步向量測量裝置（PMU)的采樣周期；你 )? - _談，是一個斜率為1的 時(shí)變延時(shí)。
[0022] 各個PMU采樣獲得的數(shù)據(jù)匯集到廣域向量數(shù)據(jù)集中單元，在廣域向量數(shù)據(jù)集中單 元后引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制：
[0023] tk + 1h = tkh+min {lh I eT (ikh) CrTrC1TCe (ikh) > σ (tkh) yT(tkh) TrC1Ty (tkh)}
[0024] 其中T = [I 0]，Φ是待求解的觸發(fā)矩陣。事件觸發(fā)器接收到同步向量數(shù)據(jù)后，根 據(jù)事件觸發(fā)準(zhǔn)則進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，將滿足觸發(fā)準(zhǔn)則的信號發(fā)送至控制器。
[0025] 區(qū)別于傳統(tǒng)的事件觸發(fā)機(jī)制中的時(shí)不變系數(shù)σ，本發(fā)明所引入的自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制 中的時(shí)變參數(shù)σ (??由如下規(guī)則確定：噸= …警) 中，actan(·)是反正切函數(shù)，α >〇是一個給定常數(shù)，om> 〇是σ (tkh)的給定下界，σ (〇)= 0 Hl0
[0026] 2.求解控制器增益矩陣K及Φ
[0027] (1)給出了系統(tǒng)的Η"性能條件
[0028] 對于給定的擾動抑制水平γ > 0,延遲上界療:>〇及控制增益矩陣Κ，如果 存在適當(dāng)維數(shù)的對稱矩陣P > 0, Q > 0, W > O及
使得線性矩陣不等式
[0029]其中：
[0034] 則上述廣域電力系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且具有范數(shù)界γ。
[0035] (2)確定了觸發(fā)矩陣Φ與控制器增益矩陣K
[0044] I是單位矩陣，上標(biāo)T是轉(zhuǎn)置矩陣，上標(biāo)-1是逆矩陣；
[0045] 可以得到：在對于給定延時(shí)上界@> 〇,如果存在適當(dāng)維數(shù)的對稱矩陣X > 0，
使得矩陣不等式
[0047] 成立，則上述引入了自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的廣域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率漸近穩(wěn)定且 具有H"范數(shù)界γ，求解此矩陣不等式條件可得事件觸發(fā)矩陣Φ及控制器增益矩陣K = YX 1C";
[0048] (3)建立輸出反饋控制器u = KCx⑴。
[0049] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn) 步：
[0050] 本發(fā)明建立了依賴于區(qū)域控制誤差（ACE)的網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控 制時(shí)滯模型，該模型充分考慮了非理想網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量情況下的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)、丟包及錯序， 并且在電力共享通信網(wǎng)絡(luò)中引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制，相較于傳統(tǒng)事件觸發(fā)機(jī)制，在保證 獲得期望控制性能的同時(shí)，降低了控制信號的更新頻率，從而減少了網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)擔(dān)，節(jié)省了 有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬。在進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與綜合的過程中采用了凸組合方法，降低了計(jì)算 量，提高了運(yùn)算效率。本發(fā)明使得多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制的通信效率和控制效率均 得到了明顯的改進(jìn)與提升。
【附圖說明】
[0051] 圖1是引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)第i個子區(qū)域的負(fù)荷頻 率控制動態(tài)模型
[0052] 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)控制方法流程圖
[0053] 圖3是一個三區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)
[0054] 圖4是當(dāng)n (t) e [0, 0. 04)時(shí)圖3所示三區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)曲線
【具體實(shí)施方式】
[0055] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合【附圖說明】如下：
[0056] 實(shí)施例一：
[0057] 參見圖1和圖2,本基于自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率 控制方法，其特征在于操作步驟為：
[0058] (1)建立考慮通信因素的多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制動態(tài)模型；
[0059] (2)引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制；
[0060] (3)建立引入自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制的ACE依賴多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制時(shí)滯 動態(tài)模型；
[0061] (4)給出系統(tǒng)的性能條件；
[0062] (5)確定觸發(fā)矩陣Φ與控制器增益矩陣K。
[0063] 實(shí)施例二：
[0064] 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下：
[0065] 1.所述步驟（1)建立考慮通信因素的多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制動態(tài)模型：
[0067] 其中：x(t)是系統(tǒng)的狀態(tài)向量，x(t) = [X1U) x2(t) · · · xn(t)]T;y(t)是控制輸 出，y(t) = [yi(t) y2(t) ... yn(t)]T;co(t)是能量有界的擾動信號；tkh，tk+1h分別是前后 相鄰的兩次滿足觸發(fā)條件后被發(fā)送至控制器端的采樣信號的采樣時(shí)刻；A，B，F(xiàn)，C是具有適 當(dāng)維數(shù)的系數(shù)矩陣，K是待求解的控制器增益矩陣；h是電力系統(tǒng)同步向量測量裝置（PMU) 的采樣周期；
[0072] 2.所述步驟⑵在網(wǎng)絡(luò)化多區(qū)域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制中引入自適應(yīng)事件觸發(fā) 機(jī)制：
[0074] 其中T = [I 0]，Φ是待求解的觸發(fā)矩陣；事件觸發(fā)器接收到同步向量數(shù)據(jù)后，根 據(jù)事件觸發(fā)準(zhǔn)則進(jìn)行相關(guān)計(jì)