直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法、装置及可读存储介质，属于高压直流输电系统稳定控制技术领域，其包括以下步骤：建立交直流混联电力系统的Markov切换数学模型；基于数据丢包和数据延时对步骤一建立的交直流混联电力系统的Markov切换数学模型进行调整，建立基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换模型；根据步骤二中得到的基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换模型，设计系统的Markov反推控制方法，设计基于降维观测器的补偿方法，基于这两种方法对交直流混联电力系统进行控制，以使消除数据丢包和数据延时对系统的影响。本发明专利技术提高交直流混联系统的稳定运行能力。明提高交直流混联系统的稳定运行能力。明提高交直流混联系统的稳定运行能力。

【技术实现步骤摘要】
直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法、装置及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及高压直流输电系统稳定控制
，具体是一种直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法、装置及可读存储介质。

技术介绍

[0002]高压直流输电技术结合了电力电子技术、电力系统、自动控制和通信原理等相关技术，近年来得到了快速的发展并已经在具体实际工程中得到了应用。高压直流输电技术的发展对推进资源跨区合理配置、新能源开发与利用等具有重要作用。高压直流输电的附加调制功能利用其快速灵活的调节能力来调整短时直流输送功率，以提高交直流混联系统的稳定运行能力。然而在实际工程中，在扰动情况下，系统的运行工况、结构参数等往往不是固定不变的，系统会在不同运行状态之间发生切换。因此，通常很难获得系统的准确模型。另一方面，系统信号传输过程中的延时和丢包问题，也对系统的稳定运行能力产生了不容忽视的影响。因此，如何考虑系统模型的不确定性、信号传输的通信延时和数据丢包，建立准确的系统模型，进而设计相应的稳定控制策略，成为提高交直流混联系统安全稳定运行的关键问题。
[0003]近些年来，非线性控制、模糊控制等方法在提高系统稳定性方面体现出了良好的性能，并在电力电子变换器、电力系统稳定控制策略中得到了应用。但这些方法均考虑系统运行状态的变化，当系统由于外界扰动发生运行状态切换的情况时，系统的鲁棒稳定性出现很大程度地降低。另一方面，反推控制理论由于调节灵活、动态响应快、鲁棒性好等优点，被广泛应用在系统控制设计中，但常规反推控制方法仍然无法应对系统运行状态变化的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了提高交直流混联系统的鲁棒稳定性，本专利技术针对常规直流电流控制在系统动态响应方面的不足，提出了一种考虑延时和数据丢包的高压直流输电系统附加Markov鲁棒控制策略，从而提高交直流混联系统的稳定运行能力。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、建立交直流混联电力系统的Markov切换数学模型；
[0007]步骤二、基于数据丢包和数据延时对所述Markov切换数学模型进行调整，得到基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型；
[0008]步骤三、根据所述基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型，设计得到系统的Markov反推控制方法及基于降维观测器的补偿方法，并基于系统的Markov反推控制方法及基于降维观测器的补偿方法对交直流混联电力系统进行控制，以消除数据丢包和数据延时对交直流混联电力系统的影响。
[0009]进一步地，步骤一中，建立所述交直流混联电力系统的Markov切换数学模型，包括以下步骤：
[0010]步骤1、基于交流线路和直流线路分别传输的有功功率构建交直流混联电力系统模型；
[0011]步骤2、对交直流混联电力系统运行状态进行调整，获得交直流混联电力系统在不同状态之间的切换规律；
[0012]步骤3、基于步骤2获得的切换规律对步骤1的模型进行调整，得到Markov切换数学模型。
[0013]进一步地，步骤二中，基于数据丢包和数据延时对所述Markov切换数学模型进行调整，得到基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型，包括以下步骤：
[0014]步骤a、基于数据从PMUs到中央处理器的状态变量的延时和从中央处理器到本地控制器的控制输入的延时，计算得到数据在传输过程中的延时；根据所述数据在传输过程中的延时对所述Markov切换数学模型进行调整，得到调整后的Markov切换数学模型；
[0015]步骤b、根据PMUs与中央处理器之间的网络建模开关K1及中央处理器与本地执行器之间的网络建模开关K2的开闭情况，得到的数据在传输过程中的丢包；
[0016]步骤c、基于步骤b中计算得到的数据对步骤a中的模型进行调整，得到基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型。
[0017]进一步地，步骤三中，设计系统的Markov反推控制方法包括以下步骤：
[0018]步骤(1)、将步骤a中得到的所述调整后的Markov切换数学模型中的各个公式及参数进行矩阵转换得到扰动矩阵D、系统状态方程的标准形式和系统输入输出方程的Laplace变换形式；
[0019]步骤(2)、根据步骤(1)中得到的系统状态方程的标准形式和系统输入输出方程的Laplace变换形式，得到Markov反推控制方法。
[0020]进一步地，步骤三中，根据所述基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型，设计得到基于降维观测器的补偿方法，包括以下步骤：
[0021]步骤(Ⅰ)、根据涉及扰动动态的系统状态方程，构建的降维观测器；
[0022]步骤(Ⅱ)、利用步骤(Ⅰ)中构建的降维观测器对扰动矩阵D进行估计，得到扰动的估计值与实际值的关系；
[0023]步骤(Ⅲ)、根据步骤(Ⅱ)得到的扰动估计值与实际值的关系，在闭环结构中加入前馈控制Gfd，将加入前馈控制Gfd的闭环结构作为基于降维观测器的补偿方法。
[0024]进一步地，步骤(1)中，将步骤a中构建的Markov切换模型得到的基于从PMUs到中央处理器的状态变量的延时和从中央处理器到本地控制器的控制输入的延时的Markov切换数学模型在新的标准坐标系下转换中的各个公式及参数进行矩阵转换：
[0025][0026]其中，
[0027][0028]式中，C为常数矩阵，矩阵D为包含了等效时滞的扰动矩阵；为了消除常数矩阵C，设u＝TC+v，其中v为虚拟控制，则有
[0029][0030]令矩阵T＝
‑
(B
T
B)
‑1B
T
，则可以得到系统状态方程的标准形式为
[0031][0032]其中虚拟控制v＝u+(B
T
B)
‑1B
T
C；同时可得系统输入输出方程的Laplace变换为
[0033]Y(s)＝(sI
‑
A)
‑1(BV(s)+D(s))
ꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0034]步骤(3)中，根据式(14)和式(15)，得到Markov反推控制方法如下：
[0035][0036]式中，为估计值，σ为正常数，θ0为初始估计值，α1、α2和α3为正的参数，z1＝ξ1，z2＝ξ2‑
c1，z3＝ξ3‑
c2。
[0037]进一步地，步骤(Ⅰ)中，涉及扰动动态的系统状态方程如下：
[0038][0039]式中I是单位矩阵；
[0040]构建的降维观测器如下所示：
[0041][0042]其中，w为中间变量，为扰动矩阵D的观测值；H＝[h
ij
]3×3为反馈矩阵；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立交直流混联电力系统的Markov切换数学模型；步骤二、基于数据丢包和数据延时对所述Markov切换数学模型进行调整，得到基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型；步骤三、根据所述基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型，设计得到系统的Markov反推控制方法及基于降维观测器的补偿方法，并基于系统的Markov反推控制方法及基于降维观测器的补偿方法对交直流混联电力系统进行控制，以消除数据丢包和数据延时对交直流混联电力系统的影响。2.如权利要求1所述的直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法，其特征在于，步骤一中，建立所述交直流混联电力系统的Markov切换数学模型，包括以下步骤：步骤1、基于交流线路和直流线路分别传输的有功功率构建交直流混联电力系统模型；步骤2、对交直流混联电力系统运行状态进行调整，获得交直流混联电力系统在不同状态之间的切换规律；步骤3、基于步骤2获得的切换规律对步骤1的模型进行调整，得到Markov切换数学模型。3.如权利要求2所述的直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法，交直流混联电力系统包括PMUs、中央处理器及本地控制器，其特征在于，步骤二中，基于数据丢包和数据延时对所述Markov切换数学模型进行调整，得到基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型，包括以下步骤：步骤a、基于数据从PMUs到中央处理器的状态变量的延时和从中央处理器到本地控制器的控制输入的延时，计算得到数据在传输过程中的延时；根据所述数据在传输过程中的延时对所述Markov切换数学模型进行调整，得到调整后的Markov切换数学模型；步骤b、根据PMUs与中央处理器之间的网络建模开关K1及中央处理器与本地执行器之间的网络建模开关K2的开闭情况，得到的数据在传输过程中的丢包；步骤c、基于步骤b中计算得到的数据对步骤a中的模型进行调整，得到基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型。4.如权利要求3所述的直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法，其特征在于，步骤三中，设计系统的Markov反推控制方法包括以下步骤：步骤(1)、将步骤a中得到的所述调整后的Markov切换数学模型中的各个公式及参数进行矩阵转换得到扰动矩阵D、系统状态方程的标准形式和系统输入输出方程的Laplace变换形式；步骤(2)、根据步骤(1)中得到的系统状态方程的标准形式和系统输入输出方程的Laplace变换形式，得到Markov反推控制方法。5.如权利要求4所述的直流输电系统附加Markov鲁棒控制方法，其特征在于，步骤三中，根据所述基于数据丢包和数据延时的交直流混联系统Markov切换数学模型，设计得到基于降维观测器的补偿方法，包括以下步骤：步骤(Ⅰ)、根据涉及扰动动态的系统状态方程，构建的降维观测器；步骤(Ⅱ)、利用步骤(Ⅰ)中构建的降维观测器对扰动矩阵D进行估计，得到扰动的估计值与实际值的关系；
步骤(Ⅲ)、根据步骤(Ⅱ)得到的扰动估计值与实际值的关系，在闭环结构中加入前馈控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，刘子文，李程昊，李琼林，吕中宾，刘明洋，郑澳，方舟，王骅，潘雪晴，刘芳冰，高昆，赵华，
申请(专利权)人：河海大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：