非線性預(yù)測(cè)控制方法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、以大機(jī)組、超高壓、交直流混合遠(yuǎn)距離輸電、跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)為特點(diǎn)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度正在顯著地增加，電力市場(chǎng)的引入，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性問(wèn)題也變得突出，改善與提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要手段是控制。 具有強(qiáng)非線性、時(shí)變性的電力系統(tǒng)完整精確建模和參數(shù)準(zhǔn)確可知是困難的。預(yù)測(cè)控制算法只需一個(gè)具有預(yù)測(cè)功能的模型，避免了對(duì)大型復(fù)雜電力系統(tǒng)的完整建模和參數(shù)準(zhǔn)確性的困難，同時(shí)，預(yù)測(cè)控制以滾動(dòng)的有限時(shí)域優(yōu)化取代了經(jīng)典最優(yōu)控制中一成不變的全局優(yōu)化，能夠

2、不斷利用由不確定因素引入系統(tǒng)的新信息對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果加以校正，達(dá)到比依靠模型進(jìn)行一次優(yōu)化的傳統(tǒng)優(yōu)化算法更為優(yōu)越的控制效果，具有更強(qiáng)的魯棒性。但非線性預(yù)測(cè)控制算法在線滾動(dòng)優(yōu)化的巨大數(shù)值計(jì)算負(fù)擔(dān)及由此產(chǎn)生的控制算法穩(wěn)定性問(wèn)題是阻礙這一先進(jìn)控制理論在電力系統(tǒng)應(yīng)用的主要障礙。 針對(duì)一類仿射非線性系統(tǒng)模型，導(dǎo)出具有閉型解析解的非線性預(yù)測(cè)控制律，該控制算法不需要在線優(yōu)化，避免了非線性預(yù)測(cè)控制在線優(yōu)化帶來(lái)的非線性優(yōu)化數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，為該控制策略實(shí)現(xiàn)在

3、線實(shí)時(shí)控制提供了基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)該控制算法的穩(wěn)定性給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，為該類控制器的安全、穩(wěn)定工作提供了保證?；趶哪壳半娏ο到y(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際條件和便于工程實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，控制器的設(shè)計(jì)都是在同步坐標(biāo)系下對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行建模，導(dǎo)出局部的/分散的控制律，即僅用當(dāng)?shù)氐目蓽y(cè)量信號(hào)構(gòu)成反饋控制律。顯然，采用慣性中心坐標(biāo)系對(duì)被控對(duì)象建模，控制器的設(shè)計(jì)便可擴(kuò)展成基于廣域測(cè)量(WAMS)技術(shù)引入全局信息的穩(wěn)定控制策略，為今后的研究工作奠定了基礎(chǔ)。 本文

4、將這一先進(jìn)的非線性預(yù)測(cè)控制技術(shù)首次應(yīng)用在電力系統(tǒng)的以下幾個(gè)方面： 針對(duì)長(zhǎng)距離、重載、跨區(qū)域交流互聯(lián)電力系統(tǒng)會(huì)減弱系統(tǒng)的阻尼，導(dǎo)致低頻振蕩的出現(xiàn)及FACTS裝置在電力系統(tǒng)的廣泛使用，本文對(duì)SVC的阻尼控制器及TCSC的阻尼控制環(huán)節(jié)提出了一種具有閉型解析解控制律的非線性預(yù)測(cè)控制解決方案。控制器的設(shè)計(jì)是基于單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)一些近似的方法，可將控制器的一些遠(yuǎn)程輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為SVC或TCSC當(dāng)?shù)乜刂菩盘?hào)，從而將控制器應(yīng)用擴(kuò)展到

5、多機(jī)系統(tǒng)； ·針對(duì)大型發(fā)電機(jī)都配備了電液轉(zhuǎn)換器和微機(jī)調(diào)速器，調(diào)速系統(tǒng)已數(shù)字化，因此對(duì)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制策略已具備良好的基礎(chǔ)。本文對(duì)單機(jī)系統(tǒng)及多機(jī)電力系統(tǒng)中汽輪機(jī)主汽門開(kāi)度進(jìn)行非線性預(yù)測(cè)控制的設(shè)計(jì)，導(dǎo)出了具有閉型解析解的非線性預(yù)測(cè)控制律； ·提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與滿足發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)節(jié)精度是兩個(gè)相互矛盾的控制目標(biāo)，顯然，把這兩個(gè)相互矛盾的控制目標(biāo)都由勵(lì)磁系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其控制效果必將受到影響。為此，基于非線性預(yù)測(cè)控制理論，以提高系

6、統(tǒng)穩(wěn)定性與滿足發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)節(jié)精度為控制目標(biāo)，本文對(duì)多機(jī)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)出具有閉型解析解的非線性預(yù)測(cè)控制律的汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與主汽門開(kāi)度的綜合控制器； ·所有設(shè)計(jì)的控制器的輸入信號(hào)均選為當(dāng)?shù)乜蓽y(cè)量信號(hào)，且與輸電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)無(wú)關(guān)，能完全適應(yīng)輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，為進(jìn)一步研究該控制技術(shù)在電力系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供了基礎(chǔ)； ·所有設(shè)計(jì)的控制器性能均在DSA(Dynamic Security Assessment)Power’Fools仿