随机性电力系统最优控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种随机性电力系统最优控制方法和系统，其中，所述方法包括以下步骤：建立所述随机性电力系统控制的机理模型；选择所述随机性电力系统的暂态能量函数作为哈密顿函数，将所述机理模型转换成拟哈密顿电力系统模型；构造基于所述拟哈密顿电力系统模型的平均伊藤方程；建立随机性电力系统的控制目标，并根据所述控制目标和所述平均伊藤方程建立随机动态规划方程；求解所述随机动态规划方程，以得到最优控制律；通过所述最优控制律对所述随机性电力系统进行控制。本发明专利技术能够有效解决受外部随机扰动影响的随机性电力系统控制问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
随机性电力系统最优控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力系统控制
，具体涉及一种随机性电力系统最优控制方法和一种随机性电力系统最优控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着风电、光伏等新能源发电在电力系统中的占比越来越高，电动汽车等新型负荷的发展越来越迅速，给电力系统带来了更多的随机扰动。在此情形下，如果这些随机扰动得不到恰当的处理，非常容易导致电力系统失去稳定，甚至有可能出现大规模停电事故。因此，对电力系统中的随机扰动进行研究，对电力系统的安全和社会的正常运转有着重要的意义。
[0003]现阶段对于随机性电力系统的分析和研究主要集中在两个方面：一，针对电力系统中离散的随机事件，例如随机故障等问题，该类问题一般具有马尔可夫性，主要采用马尔可夫理论来研究；二，针对电力系统中慢变随机因素，例如随机潮流是慢变因素中一个热门的研究方向，这方面的研究主要基于随机代数方程组。随着新能源和新型负荷的发展，较短时间尺度上的随机扰动对电力系统安全稳定的影响越来越大，这类电力系统中快变的随机因素由于涉及到电力系统的动态特性，需要用随机微分方程进行研究，而随机微分方程很难得到解析的结果，同时，电力系统中实际存在的随机扰动是非常复杂的。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种随机性电力系统最优控制方法和系统，能够有效解决受外部随机扰动影响的电力系统控制问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种随机性电力系统最优控制方法，包括以下步骤：建立所述随机性电力系统控制的机理模型；选择所述随机性电力系统的暂态能量函数作为哈密顿函数，将所述机理模型转换成拟哈密顿电力系统模型；构造基于所述拟哈密顿电力系统模型的平均伊藤方程；建立随机性电力系统的控制目标，并根据所述控制目标和所述平均伊藤方程建立随机动态规划方程；求解所述随机动态规划方程，以得到最优控制律；通过所述最优控制律对所述随机性电力系统进行控制。
[0007]所述机理模型为：
[0008][0009]其中，t为系统运行时间，ω
i
为第i台发电机的转速偏差，δ
i
为第i台发电机的功角，M
i
为第i台发电机的惯性时间常数，D
i
为第i台发电机的阻尼系数，P
ei
为第i台发电机的机械功率，ω
N
为同步角速度，u
i
为功率控制变量，ξ
i
(t)为随机扰动项。
[0010]所述随机性电力系统的暂态能量函数为：
[0011][0012]其中，B
ij
为第i、j两台发电机之间的等效互电纳，δis为第i台发电机功角的稳态值，δjs为第j台发电机功角的稳态值，E为发电机的内电势。
[0013]所述拟哈密顿电力系统模型为：
[0014][0015]所述平均伊藤方程为：
[0016][0017]其中，
[0018][0019][0020][0021][0022]Ω＝{(δ1,...,δ
n
,ω2,...,ω
n
)|H(δ1,...,δ
n
,0,ω2,...,ω
n
)≤H}
[0023]所述随机动态规划方程为：
[0024][0025]0≤t≤t
f
,H∈[0,H
max
][0026]其中，V表示受控制系统的值函数，tf为控制的终止时刻。
[0027]所述随机动态规划方程的边界条件为：
[0028][0029]所述随机动态规划方程的终值条件为：
[0030]V(H,t
f
)＝1,H∈[0,H
max
][0031]一种随机性电力系统最优控制系统，包括：第一建立模块，所述第一建立模块用于建立所述随机性电力系统控制的机理模型；转换模块，所述转换模块用于选择所述随机性电力系统的暂态能量函数作为哈密顿函数，将所述机理模型转换成拟哈密顿电力系统模
型；构造模块，所述构造模块用于构造基于所述拟哈密顿电力系统模型的平均伊藤方程；第二建立模块，所述第二建立模块用于建立随机性电力系统的控制目标，并根据所述控制目标和所述平均伊藤方程建立随机动态规划方程；求解模块，所述求解模块用于求解所述随机动态规划方程，以得到最优控制律；控制模块，所述控制模块用于通过所述最优控制律对所述随机性电力系统进行控制。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术通过建立随机性电力系统的机理模型，将机理模型转换成哈密顿电力系统模型，并构造平均伊藤方程和建立控制目标，根据控制目标和平均伊藤方程建立随机动态规划方程并求解，以得到最优控制律，最后通过最优控制律对随机性电力系统进行控制，由此，能够有效解决受外部随机扰动影响的随机性电力系统控制问题。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例的随机性电力系统最优控制方法的流程图；
[0035]图2为本专利技术一个实施例的随机性电力系统状态的有界波动域的示意图；
[0036]图3为本专利技术一个实施例的随机性电力系统能量的有界波动域的示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例的随机性电力系统最优控制系统的方框示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]图1为本专利技术实施例的随机性电力系统最优控制方法的流程图。
[0040]如图1所示，本专利技术实施例的随机性电力系统最优控制方法，包括以下步骤：
[0041]S1，建立随机性电力系统控制的机理模型。
[0042]对于一个多机电力系统，可将系统中的负载用恒定阻抗来表示，并且消除掉系统中的所有外接节点，只保留发电机节点，那么该系统用数学描述的主要组成部分就是各个发电机的转子的运动方程：
[0043][0044]其中，
[0045][0046]其中，t为系统运行时间，ω
i
为第i台发电机的转速偏差，δ
i
为第i台发电机的功角，M
i
为第i台发电机的惯性时间常数，D
i
为第i台发电机的阻尼系数，B
ij
为第i、j两台发电机之间的等效互电纳，E
i
为第i台发电机的内电势，G
ii
为第i台发电机的等效自电导，P
ei
为第i台
发电机的机械功率，ω
N
为同步角速度，u
i
为功率控制变量。其中，M
i
、t、δ
i
为有名值，其余量为标幺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机性电力系统最优控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立所述随机性电力系统控制的机理模型；选择所述随机性电力系统的暂态能量函数作为哈密顿函数，将所述机理模型转换成拟哈密顿电力系统模型；构造基于所述拟哈密顿电力系统模型的平均伊藤方程；建立随机性电力系统的控制目标，并根据所述控制目标和所述平均伊藤方程建立随机动态规划方程；求解所述随机动态规划方程，以得到最优控制律；通过所述最优控制律对所述随机性电力系统进行控制。2.根据权利要求1所述的随机性电力系统最优控制方法，其特征在于，所述机理模型为：其中，t为系统运行时间，ω
i
为第i台发电机的转速偏差，δ
i
为第i台发电机的功角，M
i
为第i台发电机的惯性时间常数，D
i
为第i台发电机的阻尼系数，P
ei
为第i台发电机的机械功率，ω
N
为同步角速度，u
i
为功率控制变量，ξ
i
(t)为随机扰动项。3.根据权利要求2所述的随机性电力系统最优控制方法，其特征在于，所述随机性电力系统的暂态能量函数为：其中，B
ij
为第i、j两台发电机之间的等效互电纳，δis为第i台发电机稳态时的功角，δjs为第j台发电机稳态时的功角，E为发电机的内电势。4.根据权利要求3所述的随机性电力系统最优控制方法，其特征在于，所述拟哈密顿电力系统模型为：5.根据权利要求4所述的随机性电力系统最优控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雪，蔡昌春，王琪，陈立兴，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：