一种异质多源分布式协同二次调频控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种异质多源分布式协同二次调频控制方法及系统，其中，方法包括以下步骤；1）建立ACE状态分布式估计器，以发掘得到的ACE状态信号；2）建立ACE调节器，以ACE状态信号为输入，输出调频机组二次调频参考指令的第一部分分量；3）建立异质调频机组调频指令比例分配控制器，输出调频机组二次调频参考指令的第二部分分量。本发明专利技术可以提高新能源高渗透率新型电力系统自动发电控制性能，提高系统频率稳定性和安全性，并且算法分布式实施具有可扩展性高、灵活性好和信息安全性高等优点。灵活性好和信息安全性高等优点。灵活性好和信息安全性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种异质多源分布式协同二次调频控制方法及系统


[0001]本专利技术属于新型电力系统
，具体来说，涉及了一种面向多区域电力系统的异质多源分布式协同二次调频控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在新型电力系统中，电力电子化新能源接入比例不断提高，系统旋转惯性和传统机组的调频容量日益不足。因此，需要开发新型调频资源，特别是具有快速响应能力的电力电子化调频资源，例如储能、风电、光伏发电等。然而传统水电、火电与储能、风电、光伏发电等异质调频资源具有不同的系统模型、容量和响应速度，这给新型电力系统自动发电控制带来挑战。如图1所示，异质调频机组包括火力机组、水力机组、燃气轮机、风力机组、光伏发电、储能系统等。传统自动发电控制的频率控制包括一次调频(采用下垂控制策略)和二次调频(采用PI控制策略)，在进行二次调频时，并未充分考虑异质调频机组间计算能力和通信延迟对控制模型的影响，易受单点故障影响，而且调频时需要电力系统的全局信息，信息隐私性安全性低。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种面向多区域电力系统的异质多源分布式协同二次调频控制方法。
[0004]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0005]本专利技术第一方面提供一种面向多区域电力系统的异质多源分布式协同二次调频控制方法，包括以下步骤；
[0006]1)建立ACE状态分布式估计器，以发掘得到的ACE状态信号；
[0007]2)建立ACE调节器，以ACE状态信号为输入，输出调频机组二次调频参考指令的第一部分分量；
[0008]3)建立异质调频机组调频指令比例分配控制器，输出调频机组二次调频参考指令的第二部分分量。
[0009]基于上述，建立ACE状态分布式估计器，包括以下步骤：
[0010]为每个调频机组分配一个具有通信和计算功能的智能体，根据如下公式实现分布式ACE状态估计值：
[0011][0012][0013]其中，t为当前时刻，τ为时间延迟，下标i和j分别为智能体编号，ε(t)为上层调度中心采集的t时刻的ACE信号值，和分别为第i个和第j个智能体发掘得到的ACE估计值，η＞0为算法收敛速度调整量，u
1,i
为中间变量，c
i
和w
i,j
分别定义如下：
[0014][0015][0016]其中，n
i
和n
j
分别为第i个和第j个智能体的邻居节点个数，γ≥0为常数。
[0017]基于上述，在建立ACE状态分布式估计器时，还包括以下步骤：
[0018]定义对角矩阵C＝diag([c1,c2,...,c
n
])，定义矩阵其元素定义为：
[0019][0020]矩阵η
·
L+η
·
C的特征值表示为0＜λ1≤λ2≤...≤λ
n
，n为调频机组的个数；
[0021]调整参数η、γ以及通信拓扑，使ACE状态分布式估计器在收敛速度和对通信延迟的鲁棒性方面综合最优；
[0022]其中，当通信延迟满足τ∈[0,π/2λ
n
)，那么ACE状态分布式估计器就满足渐近稳定性，并且λ1越大，算法收敛速度越快。
[0023]基于上述，建立ACE调节器，包括如下步骤：
[0024]按如下公式进行ACE调节：
[0025][0026]其中，k
p,i
和k
I,i
分别为PI控制器的比例项和积分项系数，为第i个调频机组的二次控制指令的第一部分分量。
[0027]基于上述，建立异质调频机组调频指令比例分配控制器，包括如下步骤：
[0028]按如下公式进行调频指令比例分配：
[0029][0030][0031]其中，t为当前时刻，τ为时间延迟，下标i为智能体编号，为调频机组二次调频参考指令的第二部分分量，ξ为算法收敛速度调整量，u
2,i
为中间变量，N
i
为第i个智能体的邻居节点集合，Δp
pu,i
(t)定义如下：
[0032][0033]其中Δp
max,i
和Δp
min,i
分别为第i个调频机组的调频容量的上下限，Δp
i
(t)为第i个调频机组的实际调频功率输出量；
[0034]定义对角矩阵A＝diag([α1,α2,...,α
n
]T
)，其中a
i
定义如下：
[0035][0036]矩阵ξ
·
A
‑1·
L的特征值定义为0＝λ1≤λ2≤...≤λ
n
，n为调频机组的个数；
[0037]调整参数ξ，使异质调频机组调频指令比例分配控制器在收敛速度和对通信延迟的鲁棒性方面综合最优；
[0038]其中，当通信延迟满足τ∈[0,π/2λ
n
)，异质调频机组调频指令比例分配控制器就满足渐进收敛性，且λ2越大，其收敛速度越大。
[0039]本专利技术第二方面提供一种面向多区域电力系统的异质多源分布式协同二次调频控制系统，包括：
[0040]ACE状态分布式估计器，用以发掘得到的ACE状态信号；
[0041]ACE调节器，与ACE状态分布式估计器连接，以ACE状态信号为输入，输出调频机组二次调频参考指令的第一部分分量；
[0042]异质调频机组调频指令比例分配控制器，用以输出调频机组二次调频参考指令的第二部分分量。
[0043]本专利技术第三方面提供一种异质多源分布式协同二次调频控制装置，包括：
[0044]存储器；以及
[0045]耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行所述的异质多源分布式协同二次调频控制方法。
[0046]本专利技术第四方面提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的异质多源分布式协同二次调频控制方法。
[0047]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体来说，本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0048]1、本专利技术的控制策略分布式实施可以在分布式智能体间分配计算和通信任务，可扩展性和灵活性高，并且不宜受单点故障影响。
[0049]2、各个分布式调频机组仅需获取本地和邻居机组的信息，而不需要电力系统全局信息，信息隐私性安全性高。
[0050]3、异质调频机组均设计有独立的本地AGC控制器，可以充分挖掘电力电子化机组的快速调频能力。
[0051]4、在ACE调节最后阶段，各机组调频功率输出可以按容量重新进行比例分配，释放快速响应机组的调频潜能，为下一轮频率调整做好准备。
[0052]5、本专利技术可以提高新能源高渗透率新型电力系统自动发电控制性能，提高系统频率稳定性和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向多区域电力系统的异质多源分布式协同二次调频控制方法，其特征在于，包括以下步骤；1)建立ACE状态分布式估计器，以发掘得到的ACE状态信号；2)建立ACE调节器，以ACE状态信号为输入，输出调频机组二次调频参考指令的第一部分分量；3)建立异质调频机组调频指令比例分配控制器，输出调频机组二次调频参考指令的第二部分分量。2.根据权利要求1所述的异质多源分布式协同二次调频控制方法，其特征在于，建立ACE状态分布式估计器，包括以下步骤：为每个调频机组分配一个具有通信和计算功能的智能体，根据如下公式实现分布式ACE状态估计值：ACE状态估计值：其中，t为当前时刻，τ为时间延迟，下标i和j分别为智能体编号，ε(t)为上层调度中心采集的t时刻的ACE信号值，和分别为第i个和第j个智能体发掘得到的ACE估计值，η＞0为算法收敛速度调整量，u
1,i
为中间变量，c
i
和w
i,j
分别定义如下：分别定义如下：其中，n
i
和n
j
分别为第i个和第j个智能体的邻居节点个数，γ≥0为常数。3.根据权利要求2所述的异质多源分布式协同二次调频控制方法，其特征在于，在建立ACE状态分布式估计器时，还包括以下步骤：定义对角矩阵C＝diag([c1,c2,...,c
n
])，定义矩阵其元素定义为：矩阵η
·
L+η
·
C的特征值表示为0＜λ1≤λ2≤...≤λ
n
，n为调频机组的个数；调整参数η、γ以及通信拓扑，使ACE状态分布式估计器在收敛速度和对通信延迟的鲁棒性方面综合最优；其中，当通信延迟满足τ∈[0,π/2λ
n
)，那么ACE状态分布式估计器就满足渐近稳定性，并且λ1越大，算法收敛速度越快。
4.根据权利要求3所述的异质多源分布式协同二次调频控制方法，其特征在于，建立ACE调节器，包括如下步骤：按如下公式进行ACE调节：其中，k
p,i
和k
I,i
分别为PI控制器的比例项和积分项系数，为第i个调频机组的二次控制指令的第一部分分量。5.根据权利要求4所述的异质多源分布式协同二次调频控制方法，其特征在于，建立异质调频机组调频指令比例分配控制器，包括如下步骤：按如下公式进行调频指令比例分配：按如下公式进行调频指令比例分配：其中，t为当前时刻，τ为时间延迟，下标i为智能体编号，为调频机组二次调频参考指令的第二部分分量，ξ为算法收敛速度调整量，u
2,i
为中间变量，N
i
为第i个智能体的邻居节点集合，Δp
pu,i
(t)定义如下：其中Δp
max,i
和Δp
min,i
分别为第i个调频机组的调频容量的上下限，Δp
i
(t)为第i个调频机组的实际调频功率输出量；定义对角矩阵A＝diag([α1,α2,...,α
n
]
T
)，其中a
i
定义如下：矩阵ξ
·
A
‑1·
L的特征值定义为0＝λ1≤λ2≤...≤λ
n
，n为调频机组的个数；调整参数ξ，使异质调频机组调频指令比例分配控制器在收敛速度和对通信延迟的鲁棒性方面综合最优；其中，当通信延迟满足τ∈[0,π/2λ
n
)，异质调频机组调频指令比例分配控制器就满足渐进收敛性，且λ2越大，其收敛速度越大。6.一种面向多区域电力系统的异质多源分布式协同二次调频控制系统，其特征在于，包括：A...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠文，程志平，梁静，司纪凯，张书源，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：