基于PSO-GSA算法的含DFIG互联系统AGC优化控制研究

传统双馈感应风力发电机(DFIG)的解耦控制使其无法响应电网的频率变化。随着风电渗透率的不断提高,电网调频压力不断增大,有必要对含DFIG互联系统AGC优化控制进行研究。首先建立了将风电作为"负的负荷"的两区域AGC模型,通过引入改进的虚拟惯性控制使DFIG具有更好的频率响应的能力。同时以快速消除系统区域控制偏差和风机转速偏差为目的,采用PSO-GSA算法对控制区PID控制器和DFIG转速控制单元PI控制器参数进行优化。仿真结果表明,单个区域受负荷扰动时,风电参与调频时能提供更多的有功功率支撑以减小同步机调频出力,能有效缓解同步机调频压力。PSO-GSA算法较PSO和GSA迭代速度快且适应度值更好,基于PSO-GSA参数优化后的控制器对系统区域频率偏差、联络线功率变化和区域控制偏差信号的超调量和调节时间都有明显改善,增强了系统的稳定性。     

基于变论域模糊逻辑的互联电力系统负荷频率控制

随着风电在电力系统中的渗透率不断提高,其出力不确定性对系统频率稳定造成威胁。针对风电接入系统后的频率波动问题,提出变论域模糊PI负荷频率控制策略。为克服传统模糊控制器由于论域固定导致自适应能力有限的缺点,设计的变论域模糊PI负荷频率控制器通过变论域方法实现输入、输出论域的动态调整。为满足风电接入系统后复杂的论域调整需求,基于模糊推理设计新型变论域伸缩因子。典型两区域互联系统仿真实验表明,在不同形式的扰动下,该新型控制器较PI控制器、模糊PI控制器有更好的控制表现,能更好地处理风电出力不确定性对互联电力系统频率稳定的影响。     

含风光水火储的多区域互联电力系统协同优化负荷频率控制

针对现代电力系统中呈现出的互联和多源的特点,首先提出了一种启发式智能优化算法辅助含风光水火储的多区域互联电力系统协同优化负荷频率控制方法,该方法以每个区域的区域控制偏差为目标函数;然后利用鲸鱼智能优化算法鲁棒性强、求解精度高及收敛快速度等优点,对各区域的PID负荷频率控制器参数进行协同优化,使得系统在各种随机扰动下,都能够维持频率稳定和长期安全运行;最后建立含风光水火储的三区域互联电力系统模型,对比不同优化整定方法下的互联电力系统频率和联络线功率偏差,测试系统在不同扰动时各区域的稳定性及所提方法的有效性。实验结果表明,所采取的多区域互联负荷频率控制器协同优化整定方法有效地改善了系统的稳定性,具有良好的鲁棒性和实用性。     

云模型理论在互联电力系统负荷频率控制中的应用

针对负荷频率控制系统具有不确定性问题,提出一种基于云模型理论的多区域互联电力系统负荷频率自适应PI控制方法。该方法以区域控制偏差量e作为云模型发生器的前件,PI控制器参数的整定值P和I作为云模型发生器的后件,建立适于负荷频率控制的一维云模型PI控制器。同时分别从频域和时域角度模拟不同情况下的负荷扰动,采用云模型控制器对PI控制器参数自调整,实现电力系统的负荷频率控制。仿真结果表明,在满足各种负荷扰动情况下,所提方法可有效地跟踪功率波动所引起的频率偏差,满足负荷频率控制指标,具有更强的抗干扰性和鲁棒性,其控制效果明显优于传统PI控制器。     

基于MVO算法与改进目标函数的电力系统负荷频率控制

针对风电并网时的随机波动功率、负荷频率控制(load frequency control, LFC)系统参数变化所引起的电力系统频率稳定问题,提出了一种基于智能优化算法与改进目标函数的互联电网LFC系统最优PID控制器设计方法。首先,分析了基于PID控制的含风电互联电力系统LFC闭环模型。其次,在时间乘误差绝对值积分(integral of time multiplied absolute error, ITAE)性能指标的目标函数中考虑了区域控制器的输出信号偏差,对优化目标函数进行改进。采用性能优良的多元宇宙优化(multi-verse optimizer, MVO)算法先计算后验证的思路,寻优获得最优PID控制器参数。最后,以两区域4机组互联电力LFC系统为例,仿真验证了基于MVO算法结合改进目标函数所获得的PID控制器,比基于MVO算法所获得的PID控制器,对阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、风电功率偏差扰动以及系统的参数变化,具有相对较好的鲁棒性能。并且,对控制器参数也具有相对较好的非脆弱性指标。     

基于Ziegler-Nichols优化算法的火电机组负荷频率PID控制研究

随着风电和光伏接入电网的规模不断扩大,电网负荷峰谷差逐渐增加,电网的频率控制出现超调量过大、调节速度过慢等一系列问题。本文针对互联电力系统的负荷分配以及频率控制问题,提出考虑发电机组分配系数的互联电力系统负荷频率控制方法。首先,建立单个区域包含多个火电机组的两区域电网自动发电控制（AGC）系统仿真模型,根据各发电机组的煤耗特性建立经济性目标函数,并且获得最优的出力分配系数;然后,基于联络线功率和频率偏差控制（TBC-TBC）的控制模式,采用经Ziegler-Nichols相关算法优化后的PID控制,并对优化后PID控制器的鲁棒性进行分析研究;最后,基于两区域系统仿真模型,在一定的负荷扰动工况下进行仿真验证。仿真结果表明:该分配方法能够有效节省煤耗,本文算法优化后的PID控制器在频率恢复速度方面具有一定的优势,并且鲁棒性良好。     

基于交替方向乘子法的分布式负荷频率控制策略

负荷频率控制(load frequency control, LFC)是维持电力系统安全稳定运行的基础。对于多区域互联电力系统,由于描述动态过程的微分方程组相当复杂,这给负荷频率控制器的设计带来了困难。在此背景下,针对多区域互联电力系统,提出基于交替方向乘子法 (alternating direction method of multiplier, ADMM) 的分布式最优负荷频率控制器设计方法,以取得良好的控制性能,同时具备较高的计算效率。首先,介绍了负荷频率控制问题的微分方程模型。之后,基于二次多项式和矩阵稀疏化构建了分布式最优LFC策略的数学模型,并采用ADMM求解。最后,以三区域互联电力系统为例对所提方法进行了验证。仿真结果表明,针对负荷扰动和时变参数,所提方法能够把各区域的频率偏差和区域间联络线上的功率偏差控制到0。     

基于事件驱动的含风电互联电网负荷频率鲁棒控制

风电输出功率具有强随机性和波动性的特点,因此风电高占比带来的输入电能波动给多区负荷频率控制带来更大挑战。计及风功率预测误差对负荷频率控制的影响,且考虑到未来开放式通信环境对区域控制误差信号传输的影响,文中提出了一种基于事件驱动通信下的鲁棒负荷频率控制策略,以保证含风电电力系统频率稳定性的同时尽可能地减少网络通信传输量。以典型含风电的两区域负荷频率控制为例进行了仿真研究,仿真结果表明,文中所提出的基于事件驱动通信的鲁棒控制器相对于常规比例—积分控制器而言,不仅能够有效保证风功率波动下的频率输出的l2增益性能,还能减少系统平稳态的通信次数,具有良好的频率控制性能。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

基于PID的互联电力系统LFC的优化研究

针对两区域互联电力系统在受到外界负荷扰动后系统负荷频率的变化规律,基于TBC—TBC联络线频率偏差的控制模式,先后利用经典的PID控制技术和前馈补偿控制技术,对两区域互联电力系统负荷频率的控制算法进行优化研究,使两区域的电力系统在突然遭受负荷扰动时能迅速可靠地减少频率偏差和联络线交换功率偏差,恢复系统的安全稳定运行。在MATLAB7.8.0/Simulink软件的仿真下,其结果表明,经过前馈补偿后的PID控制比经典PID控制具有更佳的控制效果和鲁棒性。     

Sliding mode controller design for frequency regulation in an interconnected power system

In this paper, a Sliding mode controller design method for frequency regulation in an interconnected power system is presented. A sliding surface having four parameters has been selected for the load frequency control (LFC) system model. In order to achieve an optimal result, the parameter of the controller is obtained by grey wolf optimization (GWO) and particle swarm optimization (PSO) techniques. The objective function for optimization has been considered as the integral of square of error of deviation in frequency and tie-line power exchange. The method has been validated through simulation of a single area as well as a multi-area power system. The performance of the Sliding mode controller has also been analyzed for parametric variation and random loading patterns. The performance of the proposed method is better than recently reported methods. The performance of the proposed Sliding mode controller via GWO has 88.91% improvement in peak value of frequency deviation over the method of Anwar and Pan in case study 1 and similar improvement has been observed over different case studies taken from the literature.     

基于尼科尔斯PID设计方法的负荷频率控制

为解决互联水电系统负荷频率控制(load frequencycontrol,LFC)问题,及保持互联电网系统频率、联络线功率及区域控制误差(area control error,ACE)的稳定,根据闭环系统谐振峰值与系统响应最大峰值之间的关系,构建一个与系统参数及控制器参数都相关的优化问题,通过该问题的求解获得控制器参数与系统参数之间的数学关系,针对水轮发电系统非最小相位特性,通过串加比例–微分(proportional-derivative,PD)控制方式降低系统阶次,设计尼科尔斯(Nichols)曲线的比例–积分–微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器。基于模型参数扰动和负荷干扰的仿真结果表明:尼科尔斯PID控制器能快速调整系统频率偏差、联络线功率偏差及ACE为0,具有良好的鲁棒性能和抗负荷干扰性能,系统过渡过程性能明显优于传统PID调节器结果。     

基于云神经网络自适应逆系统的电力系统负荷频率控制

针对区域互联电力系统受到风电及负荷扰动后,系统频率会出现大幅度波动的问题,提出一种基于云神经网络自适应逆系统的多区域互联电力系统负荷频率控制方法。在分析单一区域电力系统有功输出特性的基础上,建立计及多区域有功输出的互联电力系统负荷频率控制模型。采用自适应逆控制有效解决系统响应和扰动抑制的矛盾。将云模型引入自适应逆系统构建云神经网络辨识器。利用云模型在处理模糊性和随机性等不确定性方面的优势,进一步提高神经网络的辨识能力。仿真结果表明,所设计的云神经网络自适应逆系统不仅可以得到好的动态响应,还可以使风电及负荷引起的扰动减小到最小。     

Real-time vehicle-to-grid control forfrequency regulation with high frequencyregulating signal

The large-scale popularization of electric vehicles (EVs) brings the potential for grid frequency regulation. Considering the characteristics of fast response and adjustment of EVs, two control strategies of automatic generation control (AGC) with EVs are proposed responding to two high frequency regulating signals extracted from area control error (ACE) and area regulation requirement (ARR) by a digital filter, respectively. In order to dispatch regulation task to EVs, the capacity of regulation is calculated based on maximum V2G power and the present V2G power of EVs. Finally, simulations based on a two-area interconnected power system show that the proposed approaches can significantly suppress frequency deviation and reduce the active power output of traditional generation units.     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

含抽水蓄能电站的互联电网负荷频率自抗扰优化控制研究

针对发电能源结构的多元化发展给互联电网负荷频率的稳定性控制带来较大的挑战,建立含抽水蓄能电站的两区域互联电网多元混合发电的负荷频率控制模型,提出一种基于粒子群优化算法的负荷频率线性自抗扰控制器参数整定优化策略,通过粒子群算法的迭代寻优计算获得最优的线性自抗扰控制器参数。考虑互联电网各区域发生不同的负荷扰动,在抽水蓄能电站的抽水和发电2种工况下,对所提出的控制方法进行系统仿真。仿真结果表明,通过粒子群算法优化的负荷频率线性自抗扰控制器,与传统PI控制器对比,前者具有更强的抗扰动能力和适应性,系统动态稳定性更好。