一种提高电力弹簧调压性能的自适应PI控制方法技术

本发明专利技术公开了一种提高电力弹簧调压性能的自适应PI控制方法，包括如下步骤：(1)根据电力弹簧安装环境中的新能源发电量预测及关键负荷或者非关键负荷的容量配置，计算自适应PI控制器参数Kp、Ki的初始值Kp0，Ki0；(2)实时获取t时刻的电压测量型号和电压参考值，并计算两者之间的误差和误差变化率；(3)以误差和误差变化率作为输入，对自适应PI控制器的初始参数进行实时调整，自适应整定PI控制器的参数Kp、Ki。本发明专利技术采用基于改进粒子群算法与模糊控制算法相结合的自适应PI控制器，提升了电力弹簧的电压调节能力，使得电力弹簧能够有效应对非关键负载发生的各种变化，从而提升电力弹簧的自身稳定性，抑制电压振荡的出现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统运行与控制，尤其涉及一种提高电力弹簧调压性能和自身稳定性的自适应PI控制方法，。
技术介绍
分布式发电是指基于可再生能源的连接至配电网的发电单元，是利用可再生能源发电的重要形式之一。大量分布式发电接入有源配电网，可以有效减少对输电网功率输送的需求，提高供电可靠性并降低电网功率损耗。然而，由于风能、太阳能具有较强的随机性，导致分布式风能/光伏发电的功率输出具有强烈的波动性，使得大量分布式发电的接入对有源配电网的电压等带来巨大影响，甚至可能导致电力系统的稳定运行遭受严重破坏。随着分布式发电渗透率的不断提高，这种影响也愈发严重，甚至致使部分关键的用电设备发生故障。目前，在解决电网电压波动问题方面，主要的技术方案有两种：无功补偿技术和储能技术。无功补偿(如STATCOM)是应用最为广泛的技术，但该技术采用大容量集中安装的方式，无法有效满足分布式发电接入的应用场景；储能技术(如蓄电池)也是有效解决电压波动问题的方法之一，但是目前蓄电池普遍容量较小，导致安装数量较大、投资成本高，且废电池处理对环境的影响也十分严重。香港大学的ShuYue(Ron)Hui教授及其课题组成员，于2012年9月首次提出电力弹簧(ElectricSpring，ES)的概念，其核心思想是将机械弹簧的胡克定律类比到电力系统中，寻找类似表达式，从而实现缓冲可再生能源发电的波动，起到稳定电网主电压的作用。电力弹簧颠覆了用电负荷需求量决定发电量的传统电力系统运行模式，使得电网中负载所消耗的电能可以随着可再生能源发电量的变化而变化，保证关键负载的电压稳定。然而在目前的研究成果中，电力弹簧控制中所使用的PI控制器参数均为固定值，其调节性能有待于进一步优化，且并未考虑非关键负荷发生突然变化的情况。因此，亟待解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了一种提高电力弹簧调压性能和自身稳定性的自适应PI控制方法。技术方案：为实现本专利技术的目的，采用如下技术方案：一种提高电力弹簧调压性能的自适应PI控制方法，包括如下步骤：步骤1：根据电力弹簧安装环境中的新能源发电量预测及关键负荷或者非关键负荷的容量配置，计算自适应PI控制器参数Kp、Ki的初始值Kp0，Ki0；步骤2：实时获取t时刻的电压测量型号Vs(t)和电压参考值Vs_ref，并通过如下公式计算两者之间的误差e(t)和误差变化率Δe(t)：其中，Vs(t)为t时刻电力系统母线电压，Vs_ref为系统参考电压。步骤3：以误差e(t)和误差变化率Δe(t)作为输入，对自适应PI控制器的初始参数进行实时调整，自适应整定PI控制器的参数Kp、Ki。进一步地，步骤1中，所述计算方法为改进PSO算法，基于改进PSO算法计算自适应PI控制器参数Kp、Ki的初始值Kp0，Ki0的具体过程为：(1)随机初始化种群中各粒子的位置和速度，其中，每个粒子代表一种可能的PI控制初始参数，由于x＝[Kp0,Ki0]，故搜索空间维数为2；(2)计算每个初始粒子的适应度，初始化全局最优值gbest和个体最优值pbest；(3)判断算法是否满足收敛条件，若满足则跳转到步骤(7)，否则执行步骤(4)；(4)更新每个粒子的速度v和位置x，计算粒子的适应度，更新全局最优值gbest和个体最优值pbest；(5)分别计算粒子进化度e、粒子聚合度aj和惯性因子w；(6)迭代次数It增加一次，并返回步骤(3)；(7)输出Kp0、Ki0的寻优结果。所述改进PSO算法中粒子进化度e、粒子聚合度aj和惯性因子w的计算公式如下：w＝f(e，aj)＝w0-0.5e+0.1aj其中，Psize表示粒子数；Pgbest(T)和Pgbest(T-1)分别表示第T次迭代全局最优值和第T-1次迭代的全局最优值；Pi(T)表示第T次迭代的第i个粒子的适应值；w0为w的初始值，取w0＝0.9；每个粒子的速度和位置的更新公式如下：其中，r1和r2为0到1之间均匀分布的随机数，c1和c2分别为自我总结因子和向最优个体学习因子；其次，步骤3中，所述自适应整定方法为模糊控制算法，根据输入的误差e(t)和误差变化率Δe(t)，结合模糊规则和模糊自己，利用推理算法得到控制参数变化量的模糊量输出，再经过解模糊算法获得PI控制参数变化量的精确值，并计算实际PI控制参数值，其计算公式如下：其中，ΔKp和ΔKi为模糊控制算法输出的PI控制参数变化量。所述模糊控制算法的电压的误差e，模糊集合论域为{-30，-20，-10，0，10，20，30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高电力弹簧调压性能的自适应PI控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据电力弹簧安装环境中的新能源发电量预测及关键负荷或者非关键负荷的容量配置，计算自适应PI控制器参数Kp、Ki的初始值Kp0，Ki0；步骤2：实时获取t时刻的电压测量型号Vs(t)和电压参考值Vs_ref，并通过如下公式计算两者之间的误差e(t)和误差变化率Δe(t)：e(t)=Vs_ref-Vs(t)Δe(t)=e(t)-e(t-1)]]>其中，Vs(t)为t时刻电力系统母线电压，Vs_ref为系统参考电压；步骤3：以误差e(t)和误差变化率Δe(t)作为输入，对自适应PI控制器的初始参数进行实时调整，自适应整定PI控制器的参数Kp、Ki。

【技术特征摘要】
1.一种提高电力弹簧调压性能的自适应PI控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据电力弹簧安装环境中的新能源发电量预测及关键负荷或者非关键负荷的容量配置，计算自适应PI控制器参数Kp、Ki的初始值Kp0，Ki0；步骤2：实时获取t时刻的电压测量型号Vs(t)和电压参考值Vs_ref，并通过如下公式计算两者之间的误差e(t)和误差变化率Δe(t)：e(t)=Vs_ref-Vs(t)Δe(t)=e(t)-e(t-1)]]>其中，Vs(t)为t时刻电力系统母线电压，Vs_ref为系统参考电压；步骤3：以误差e(t)和误差变化率Δe(t)作为输入，对自适应PI控制器的初始参数进行实时调整，自适应整定PI控制器的参数Kp、Ki。2.根据权利要求1所述的自适应PI控制方法，其特征在于：步骤1中，所述计算方法为改进PSO算法，基于改进PSO算法计算自适应PI控制器参数Kp、Ki的初始值Kp0，Ki0的具体过程为：(1)随机初始化种群中各粒子的位置和速度，其中，每个粒子代表一种可能的PI控制初始参数，由于x＝[Kp0,Ki0]，故搜索空间维数为2；(2)计算每个初始粒子的适应度，初始化全局最优值gbest和个体最优值pbest；(3)判断算法是否满足收敛条件，若满足则跳转到步骤(7)，否则执行步骤(4)；(4)更新每个粒子的速度v和位置x，计算粒子的适应度，更新全局最优值gbest和个体最优值pbest；(5)分别计算粒子进化度e、粒子聚合度aj和惯性因子w；(6)迭代次数It增加一次，并返回步骤(3)；(7)输出Kp0、Ki0的寻优结果；所述改进PSO算法中粒子进化度e、粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：马刚，徐谷超，陈祎熙，陈怀毅，吕潇，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32