基于模型預測控制的電網(wǎng)AGC系統(tǒng)研究.pdf

1、本論文受國家自然科學基金（51277184）和輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術國家重點實驗室自主研究項目（2007DA10512709209）資助。
　　自動發(fā)電控制(AGC)系統(tǒng)是現(xiàn)代互聯(lián)電網(wǎng)調度中心實現(xiàn)二次調頻的重要手段。近年來分布式新能源電源的并網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，這些隨機性、間歇性的電源將使得電網(wǎng)有功出力的隨機波動幅度大幅增加；同時隨著工業(yè)和經(jīng)濟的發(fā)展、電網(wǎng)中不平穩(wěn)的沖擊性負荷容量急劇增加；這些問題對負責電網(wǎng)二次調頻的AGC系統(tǒng)的

2、動態(tài)響應控制性能提出了更高的要求。此外，隨著電網(wǎng)信息化、智能化的發(fā)展，基于綜合信息網(wǎng)絡的網(wǎng)絡化AGC系統(tǒng)以其開放性、共享度高、控制靈活、成本低廉等優(yōu)點成為AGC領域的研究熱點。網(wǎng)絡化環(huán)境下的AGC系統(tǒng)將面臨通信系統(tǒng)的隨機延時、數(shù)據(jù)包錯序和丟失等新問題。因此研究如何提高AGC系統(tǒng)的動態(tài)響應控制性能和網(wǎng)絡化AGC系統(tǒng)控制方法具有重要意義。本文研究將模型預測控制運用到AGC系統(tǒng)：在傳統(tǒng)專線式環(huán)境下，采用動態(tài)矩陣模型預測控制算法建立了基于模型預

3、測控制的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)控制方法；在網(wǎng)絡化AGC系統(tǒng)中，提出基于時滯模型預測控制算法的網(wǎng)絡化AGC系統(tǒng)控制方法。論文主要內容如下：
　?、俳榻B自動發(fā)電控制系統(tǒng)基本原理，詳細比較分析了3種單區(qū)域控制方式組合應用形成的區(qū)域間6種互聯(lián)模式的特點及適應場合；通過對模型預測控制理論的“三大原理”——預測模型、滾動優(yōu)化、反饋校正的分析，闡述了模型預測控制的基本原理及其特點，為模型預測控制應用于AGC奠定研究的理論基礎。
　　②在傳統(tǒng)專

4、線式AGC系統(tǒng)中，建立采用動態(tài)模型預測控制的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)控制方法，利用模型預測控制器取代 PI控制器。該方法利用AGC狀態(tài)方程單位階躍響應的動態(tài)系數(shù)矩陣形成預測模型，以調速器控制量作為輸入量，負荷變化量作為輸入擾動量，各區(qū)域頻率變化、聯(lián)絡線交換功率變化量及各區(qū)域控制偏差(ACE)作為預測輸出量，通過滾動優(yōu)化目標函數(shù)協(xié)調控制增量與期望輸出目標獲取控制律，并將輸出量預測誤差反饋給預測模型形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在Matlab/Simulin

5、k中建立了基于該方法的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)仿真模型，通過動態(tài)響應性能對比和魯棒性對比兩組案例仿真，驗證了所提控制方法的正確性和魯棒性。
　?、弁ㄟ^對網(wǎng)絡化AGC數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡對系統(tǒng)動態(tài)控制性能的影響分析，提出基于時滯模型預測控制算法的網(wǎng)絡化AGC系統(tǒng)控制方法。該方法利用最優(yōu)加權平均法預測通信延時，采用計及通信延時的時滯狀態(tài)方程作為預測模型；采用增加輸出量預測值增量誤差項的類似PI結構的改進型滾動優(yōu)化目標函數(shù)；在執(zhí)行機構端設計了緩存器存