基于模型預(yù)測(cè)控制的電網(wǎng)AGC系統(tǒng)研究.pdf

1、本論文受國(guó)家自然科學(xué)基金（51277184）和輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究項(xiàng)目（2007DA10512709209）資助。
　　自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)是現(xiàn)代互聯(lián)電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)二次調(diào)頻的重要手段。近年來分布式新能源電源的并網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，這些隨機(jī)性、間歇性的電源將使得電網(wǎng)有功出力的隨機(jī)波動(dòng)幅度大幅增加；同時(shí)隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、電網(wǎng)中不平穩(wěn)的沖擊性負(fù)荷容量急劇增加；這些問題對(duì)負(fù)責(zé)電網(wǎng)二次調(diào)頻的AGC系統(tǒng)的

2、動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制性能提出了更高的要求。此外，隨著電網(wǎng)信息化、智能化的發(fā)展，基于綜合信息網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化AGC系統(tǒng)以其開放性、共享度高、控制靈活、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)成為AGC領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下的AGC系統(tǒng)將面臨通信系統(tǒng)的隨機(jī)延時(shí)、數(shù)據(jù)包錯(cuò)序和丟失等新問題。因此研究如何提高AGC系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制性能和網(wǎng)絡(luò)化AGC系統(tǒng)控制方法具有重要意義。本文研究將模型預(yù)測(cè)控制運(yùn)用到AGC系統(tǒng)：在傳統(tǒng)專線式環(huán)境下，采用動(dòng)態(tài)矩陣模型預(yù)測(cè)控制算法建立了基于模型預(yù)

3、測(cè)控制的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)控制方法；在網(wǎng)絡(luò)化AGC系統(tǒng)中，提出基于時(shí)滯模型預(yù)測(cè)控制算法的網(wǎng)絡(luò)化AGC系統(tǒng)控制方法。論文主要內(nèi)容如下：
　?、俳榻B自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)基本原理，詳細(xì)比較分析了3種單區(qū)域控制方式組合應(yīng)用形成的區(qū)域間6種互聯(lián)模式的特點(diǎn)及適應(yīng)場(chǎng)合；通過對(duì)模型預(yù)測(cè)控制理論的“三大原理”——預(yù)測(cè)模型、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正的分析，闡述了模型預(yù)測(cè)控制的基本原理及其特點(diǎn)，為模型預(yù)測(cè)控制應(yīng)用于AGC奠定研究的理論基礎(chǔ)。
　?、谠趥鹘y(tǒng)專

4、線式AGC系統(tǒng)中，建立采用動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)控制的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)控制方法，利用模型預(yù)測(cè)控制器取代 PI控制器。該方法利用AGC狀態(tài)方程單位階躍響應(yīng)的動(dòng)態(tài)系數(shù)矩陣形成預(yù)測(cè)模型，以調(diào)速器控制量作為輸入量，負(fù)荷變化量作為輸入擾動(dòng)量，各區(qū)域頻率變化、聯(lián)絡(luò)線交換功率變化量及各區(qū)域控制偏差(ACE)作為預(yù)測(cè)輸出量，通過滾動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)協(xié)調(diào)控制增量與期望輸出目標(biāo)獲取控制律，并將輸出量預(yù)測(cè)誤差反饋給預(yù)測(cè)模型形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在Matlab/Simulin

5、k中建立了基于該方法的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)仿真模型，通過動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能對(duì)比和魯棒性對(duì)比兩組案例仿真，驗(yàn)證了所提控制方法的正確性和魯棒性。
　　③通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)化AGC數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制性能的影響分析，提出基于時(shí)滯模型預(yù)測(cè)控制算法的網(wǎng)絡(luò)化AGC系統(tǒng)控制方法。該方法利用最優(yōu)加權(quán)平均法預(yù)測(cè)通信延時(shí)，采用計(jì)及通信延時(shí)的時(shí)滯狀態(tài)方程作為預(yù)測(cè)模型；采用增加輸出量預(yù)測(cè)值增量誤差項(xiàng)的類似PI結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型滾動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；在執(zhí)行機(jī)構(gòu)端設(shè)計(jì)了緩存器存