基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法，通過搭建電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD和Matlab交互仿真平臺(tái)，建立包含可控電抗器的電力系統(tǒng)模型，準(zhǔn)確描述系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)；利用模型預(yù)測(cè)控制方法基于模型，滾動(dòng)優(yōu)化，反饋校正的特點(diǎn)，通過預(yù)測(cè)系統(tǒng)控制變量未來的動(dòng)態(tài)軌跡，顯式的將實(shí)際裝置調(diào)節(jié)范圍作為約束條件加入算法中，改善了傳統(tǒng)方法無法處理系統(tǒng)約束條件帶來的弊端。模型預(yù)測(cè)控制算法通過滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正機(jī)制提高了控制器的魯棒性和實(shí)時(shí)性，靈活處理裝置本身控制參數(shù)的限制條件，改善了由于裝置本身輸出上下限和時(shí)間常數(shù)對(duì)控制器性能的負(fù)面影響。
【專利說明】
基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于可控電抗器抑制電力系 統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 模型預(yù)測(cè)控制的主要特征為在線滾動(dòng)優(yōu)化，其控制對(duì)象為控制變量運(yùn)動(dòng)軌跡，通 過對(duì)某一性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)完成對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化求解。模型預(yù)測(cè)控制算法通過將滾動(dòng) 優(yōu)化與反饋校正相結(jié)合，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間窗口求取最優(yōu)解，同時(shí)對(duì)未來的誤差做出 預(yù)測(cè)和補(bǔ)償，構(gòu)成了閉環(huán)優(yōu)化控制。模型預(yù)測(cè)控制算法通過保持系統(tǒng)模型不變，減小控制測(cè) 量值和參考值的偏差獲得對(duì)系統(tǒng)未來動(dòng)態(tài)軌跡的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，提高控制器性能。本發(fā)明應(yīng)用 模型預(yù)測(cè)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于可控電抗器的阻尼控制器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩，提高了 控制器的魯棒性和實(shí)時(shí)性，改善了由于裝置本身輸出上下限和時(shí)間常數(shù)對(duì)控制器性能的負(fù) 面影響。
[0003] 目前，對(duì)于模型預(yù)測(cè)控制方法應(yīng)用于電力系統(tǒng)的研究還較少，相關(guān)文獻(xiàn)不是很多， 電力系統(tǒng)中常用的阻尼控制器設(shè)計(jì)方法是留數(shù)法，這種方法基于狀態(tài)矩陣計(jì)算系統(tǒng)留數(shù)， 通過補(bǔ)償留數(shù)的相位和幅值計(jì)算控制器相關(guān)參數(shù)。缺點(diǎn)是無法在設(shè)計(jì)控制器時(shí)考慮裝置運(yùn) 行范圍的約束，只能在控制器中加入限幅環(huán)節(jié)，給控制器輸出強(qiáng)制加入上下限，造成控制器 性能不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有留數(shù)法的不足，提出了一種基于可控電抗器抑制電 力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法，通過搭建電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD和Matlab交互仿 真平臺(tái)，建立包含可控電抗器的電力系統(tǒng)模型，準(zhǔn)確描述系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài);利用模型預(yù)測(cè)控制 方法基于模型，滾動(dòng)優(yōu)化，反饋校正的特點(diǎn)，通過預(yù)測(cè)系統(tǒng)控制變量未來的動(dòng)態(tài)軌跡，顯式 的將實(shí)際裝置調(diào)節(jié)范圍作為約束條件加入算法中，改善了傳統(tǒng)方法無法處理系統(tǒng)約束條件 帶來的弊端。模型預(yù)測(cè)控制算法通過滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正機(jī)制提高了控制器的魯棒性和實(shí) 時(shí)性，靈活處理裝置本身控制參數(shù)的限制條件，改善了由于裝置本身輸出上下限和時(shí)間常 數(shù)對(duì)控制器性能的負(fù)面影響。
[0005] 本發(fā)明所述的一種基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法， 包括以下步驟：
[0006] 步驟一、在PSCAD中建立待預(yù)測(cè)的系統(tǒng)模型，在k時(shí)刻進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，將系統(tǒng)狀態(tài)變 量、控制變量和輸出變量傳遞至Matlab中；
[0007] 步驟二、推導(dǎo)包含可控電抗器的多機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)方程（1)，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)系統(tǒng)增 廣矩陣:系統(tǒng)采用小干擾穩(wěn)定的分析方法，設(shè)計(jì)基于可控電抗器的阻尼控制器，獲得系統(tǒng)離 散化方程（1)和(2);所述基于可控電抗器的阻尼控制器為單輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入信號(hào)為 區(qū)域低頻振蕩發(fā)生時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速差，控制變量為可控電抗器電抗值；
[0009]
[0008] 所述系統(tǒng)離散化方程：
[0010]
[0011 ]其中，《 (A-) e -K"為系統(tǒng)k時(shí)刻的控制變量；），(* ：> e W為系統(tǒng)k時(shí)刻的輸出變量； 為系統(tǒng)k時(shí)刻的狀態(tài)變量;f( ·)描述了系統(tǒng)微分方程;g( ·)描述了系統(tǒng)代數(shù)方 程;h( ·)描述了系統(tǒng)輸出變量方程;A e "為系統(tǒng)狀態(tài)變量，X2. e I"為系統(tǒng)代數(shù)變量；
[0012] 將系統(tǒng)狀態(tài)變量△ X(k)和系統(tǒng)輸出變量y (k)合并，定義為新的狀態(tài)變量X(k)= [Δχ(10τ y(k)T]T;定義系統(tǒng)增廣矩陣為：
[0013]
[0014]
[0015]其中:A、B、C為系統(tǒng)增廣矩陣的系數(shù)矩陣；
[0016]步驟三、定義系統(tǒng)滾動(dòng)窗口，建立含有拉格朗日乘子的二次規(guī)劃目標(biāo)函數(shù):定義Nc 為滾動(dòng)窗口時(shí)長;控制向量u(ki) = {u(ki | ki)u(ki+l | ki)"_u(ki+Nc-l | ki)}表示系統(tǒng)模型在 滾動(dòng)窗口N。內(nèi)的預(yù)測(cè)值；△ u(ki)表示ki時(shí)刻系統(tǒng)控制變量差值;在ki時(shí)刻，系統(tǒng)輸出變量能 夠表示為Υ = Ρχα〇 + ΦΔυ的形式，F(xiàn)和Φ通過方程(1)和方程(2)計(jì)算得到；
[0017]定義系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)為：
[0018]
(5)
[0019] 其中，x(ki)為ki時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)；AU為ki時(shí)刻系統(tǒng)控制變量增量;ΝΡ為預(yù)測(cè)窗口時(shí) 長;r (ki)為ki時(shí)刻系統(tǒng)穩(wěn)定初值;定義向1
[0020] 步驟四、將可控電抗器實(shí)際調(diào)節(jié)范圍轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)控制變量幅值和增量約束條件， 加入系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解：系統(tǒng)控制變量增量約束表示為：A umin< Δ u(k)彡Δ umax;其 中，Au_為控制變量增量最小值，Aumax為控制變量增量最大值;系統(tǒng)控制變量幅值約束用 來表示實(shí)際裝置的物理約束，表示為 :u_<u(k)彡umax，u_和umax分別表示實(shí)際裝置輸出最 小值和最大值；
[0021] 步驟五、基于Hildreth方法，計(jì)算當(dāng)前采樣時(shí)刻目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，得到控制變量增 量，更新系統(tǒng)控制變量，將其返回PSCAD:將系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃形式：
[0022]
(6)
[0023] Mx彡 γ (7)
[0024] 其中，λ為拉格朗日乘子;Ε和F為二次規(guī)劃參數(shù)矩陣;Μ和γ矩陣為系統(tǒng)約束條件；
[0025] 計(jì)算拉格朗日乘子，當(dāng)拉格朗日乘子的元素對(duì)應(yīng)的約束條件有效時(shí)，能夠根據(jù)以 下算式計(jì)算：
[0026] λ = -(ΜΕ-V)-Η γ+ΜΕ-中）(8)
[0027] 根據(jù)公式(9)和(10)，依次迭代計(jì)算拉格朗日乘子向量的每一個(gè)元素：
[0028]
[0029]
[0030]其中，λ為拉格朗日乘子;Ε和F為二次規(guī)劃參數(shù)矩陣;Μ和γ矩陣為系統(tǒng)約束條件； hij為矩陣Η=ΜΕ4ΜΤ的第i行第j列個(gè)元素;ki為向量K= y+ME<F的第i項(xiàng);上式涉及了兩個(gè)不 同時(shí)刻的拉格朗日乘子，第m步的向量1?和第m+l步的向量^ 1;
[0031] 基于拉格朗日乘子，計(jì)算控制變量增量A U:
[0032] AU = -E_1(F+MtA) (11)
[0033] 步驟六、在PSCAD中更新控制變量，進(jìn)入下一時(shí)刻實(shí)時(shí)仿真。
[0034] 進(jìn)一步的，步驟一在PSCAD中通過搭建脈沖發(fā)生器調(diào)用Matlab文件，以固定的頻率 和間隔觸發(fā)接口程序，通過控制觸發(fā)頻率和觸發(fā)初始時(shí)間，提高整個(gè)PSCAD程序的運(yùn)行速 度。
[0035] 進(jìn)一步的，采用小干擾穩(wěn)定的分析方法，設(shè)計(jì)了基于可控電抗器的阻尼控制器，推 導(dǎo)包含可控電抗器的多機(jī)系統(tǒng)離散化狀態(tài)方程。
[0036] 進(jìn)一步的，步驟四中系統(tǒng)控制變量幅值約束用來表示實(shí)際裝置的物理約束，所述 實(shí)際裝置的物理約束為裝置輸出范圍。
[0037] 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)如下有益效果:本發(fā)明針對(duì)基于可控電抗器抑制 電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，形成了基于模型預(yù)測(cè)控制方法的 基本理論：（1)建立Matlab和PSCAD交互仿真系統(tǒng)，通過程序間實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)，保證了方法的 實(shí)時(shí)性和有效性；（2)引入模型預(yù)測(cè)控制理論，通過滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正機(jī)制提高了控制器 的魯棒性和實(shí)時(shí)性，靈活處理電力系統(tǒng)裝置本身控制參數(shù)的限制條件，改善了由于裝置本 身輸出上下限和時(shí)間常數(shù)對(duì)控制器性能的負(fù)面影響。（3)利用Hildreth方法求解模型預(yù)測(cè) 控制過程中并不涉及到矩陣求逆，很好的規(guī)避了矩陣不可逆帶來的無解問題以及穩(wěn)定問 題，對(duì)于實(shí)際控制系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明方法的總流程圖；
[0039] 圖2為Matlab和PSCAD交互仿真系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 圖2為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法的 Matlab和PSCAD交互仿真系統(tǒng)框圖，把當(dāng)前采樣時(shí)刻PSCAD運(yùn)行得到的實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入 MATLAB進(jìn)行模型預(yù)測(cè)控制，將計(jì)算得到的控制變量預(yù)測(cè)結(jié)果返回PSCAD，下一個(gè)步長中 PSCAD利用新的參數(shù)運(yùn)行實(shí)時(shí)仿真程序，再次將數(shù)據(jù)采入MATLAB進(jìn)行控制和計(jì)算，將結(jié)果返 回。
[0041 ] PSCAD仿真軟件的核心為EMTDC，它由兩部分模塊組成，分別為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)程序模塊 (System Dynamics)和電力網(wǎng)絡(luò)求解模塊(Network solution)，其動(dòng)態(tài)程序模塊包括數(shù)字 動(dòng)態(tài)仿真(DSDYN)和數(shù)字仿真輸出（DS0UT)兩個(gè)子程序，DSDYN可調(diào)用外部Fortran子程序， 通過該子程序啟用MATLAB數(shù)據(jù)引擎，同時(shí)將設(shè)定好的m文件傳送入MATLAB數(shù)據(jù)引擎中，完成 二者的接口功能。
[0042] 本發(fā)明的基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法，如圖1所 示，包括以下步驟：
[0043] 步驟一、在PSCAD中建立待預(yù)測(cè)的系統(tǒng)模型，在k時(shí)刻進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，將系統(tǒng)狀態(tài)變 量、控制變量和輸出變量傳遞至Matlab中；
[0044] 步驟二、推導(dǎo)包含可控電抗器的多機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)方程（1)，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)系統(tǒng)增 廣矩陣:系統(tǒng)采用小干擾穩(wěn)定的分析方法，設(shè)計(jì)基于可控電抗器的阻尼控制器，獲得系統(tǒng)離 散化方程（1)和(2);所述基于可控電抗器的阻尼控制器為單輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入信號(hào)為 區(qū)域低頻振蕩發(fā)生時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速差，控制變量為可控電抗器電抗值；
[0045]所述系統(tǒng)離散化方程：
[0046]
[0047]
[0048] 其中，《(幻e 為系統(tǒng)k時(shí)刻的控制變量；.y(&)_e 為系統(tǒng)k時(shí)刻的輸出變量； 為系統(tǒng)k時(shí)刻的狀態(tài)變量;f( ·)描述了系統(tǒng)微分方程;g( ·)描述了系統(tǒng)代數(shù)方 程;h( ·)描述了系統(tǒng)輸出變量方程;為系統(tǒng)狀態(tài)變量，"為系統(tǒng)代數(shù)變量；
[0049] 將系統(tǒng)狀態(tài)變量△ X(k)和系統(tǒng)輸出變量y (k)合并，定義為新的狀態(tài)變量X(k)= [Δχ(10τ y(k)T]T;定義系統(tǒng)增廣矩陣為：
[0050]
[0051]
[0052]其中:A、B、C為系統(tǒng)增廣矩陣的系數(shù)矩陣；
[0053]步驟三、定義系統(tǒng)滾動(dòng)窗口，建立含有拉格朗日乘子的二次規(guī)劃目標(biāo)函數(shù):定義Nc 為滾動(dòng)窗口時(shí)長;控制向量u(ki) = {u(ki | ki)u(ki+l | ki)"_u(ki+Nc-l | ki)}表示系統(tǒng)模型在 滾動(dòng)窗口N。內(nèi)的預(yù)測(cè)值；△ u(ki)表示ki時(shí)刻系統(tǒng)控制變量差值;在ki時(shí)刻，系統(tǒng)輸出變量能 夠表示為Υ = Ρχα〇 + ΦΔυ的形式，F(xiàn)和Φ通過方程(1)和方程(2)計(jì)算得到；
[0054]定義系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)為：
[0055]
(5)
[0056] 其中，x(ki)為ki時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)；AU為ki時(shí)刻系統(tǒng)控制變量增量;ΝΡ為預(yù)測(cè)窗口時(shí) 長;r (ki)為ki時(shí)刻系統(tǒng)穩(wěn)定初值;定義向1
[0057]步驟四、將可控電抗器實(shí)際調(diào)節(jié)范圍轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)控制變量幅值和增量約束條件， 加入系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解：系統(tǒng)控制變量增量約束表示為：A umin< Δ u(k)彡Δ umax;其 中，Au_為控制變量增量最小值，Aumax為控制變量增量最大值;系統(tǒng)控制變量幅值約束用 來表示實(shí)際裝置的物理約束，表示為 :u_<u(k)彡umax，u_和umax分別表示實(shí)際裝置輸出最 小值和最大值；
[0058]步驟五、基于Hildreth方法，計(jì)算當(dāng)前采樣時(shí)刻目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，得到控制變量增 量，更新系統(tǒng)控制變量，將其返回PSCAD:將系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃形式：
[0059]
(6)
[0060] Mx彡 γ (7)
[0061 ]其中，λ為拉格朗日乘子;Ε和F為二次規(guī)劃參數(shù)矩陣;Μ和γ矩陣為系統(tǒng)約束條件；
[0062] 計(jì)算拉格朗日乘子，當(dāng)拉格朗日乘子的元素對(duì)應(yīng)的約束條件有效時(shí)，能夠根據(jù)以 下算式計(jì)算：
[0063] λ = -(ΜΕ-V)-Η γ+ΜΕ-中）(8)
[0064] 根據(jù)公式(9)和(10)，依次迭代計(jì)算拉格朗日乘子向量的每一個(gè)元素：
[0065]
[0066]
[0067]其中，λ為拉格朗日乘子;Ε和F為二次規(guī)劃參數(shù)矩陣;Μ和γ矩陣為系統(tǒng)約束條件； hij為矩陣Η=ΜΕ4ΜΤ的第i行第j列個(gè)元素;ki為向量K= y+ME<F的第i項(xiàng);上式涉及了兩個(gè)不 同時(shí)刻的拉格朗日乘子，第m步的向量1?和第m+l步的向量^ 1;
[0068]基于拉格朗日乘子，計(jì)算控制變量增量Δ U:
[0069] AU = -E_1(F+MtA) (11)
[0070] 步驟六、在PSCAD中更新控制變量，進(jìn)入下一時(shí)刻實(shí)時(shí)仿真。
[0071] 如上，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì) 本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在 形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，包 括W下步驟： 步驟一、在PSCAD中建立待預(yù)測(cè)的系統(tǒng)模型，在k時(shí)刻進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，將系統(tǒng)狀態(tài)變量、 控制變量和輸出變量傳遞至Mat lab中； 步驟二、推導(dǎo)包含可控電抗器的多機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)方程，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)系統(tǒng)增廣矩陣： 系統(tǒng)采用小干擾穩(wěn)定的分析方法，設(shè)計(jì)基于可控電抗器的阻尼控制器，獲得系統(tǒng)離散化方 程;所述基于可控電抗器的阻尼控制器為單輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入信號(hào)為區(qū)域低頻振蕩發(fā) 生時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速差，控制變量為可控電抗器電抗值； 所述系統(tǒng)離散化方程：其中，《(i) e 1R"為系統(tǒng)k時(shí)刻的控制變量；別巧ξ心為系統(tǒng)k時(shí)刻的輸出變量；卓)6 為系統(tǒng)k時(shí)刻的狀態(tài)變量;f(.)描述了系統(tǒng)微分方程;g(.)描述了系統(tǒng)代數(shù)方程;h(.)描 述了系統(tǒng)輸出變量方程;節(jié)e M"為系統(tǒng)狀態(tài)變量，X: e 為系統(tǒng)代數(shù)變量. 將系統(tǒng)狀態(tài)變量A x(k)和系統(tǒng)輸出變量y(k)合并，定義為新的狀態(tài)變量x(k) = [ Δ X 化)T y化)τ]τ;定義系統(tǒng)增廣矩陣為：其中:A、B、C為系統(tǒng)增廣矩陣的系數(shù)矩陣； 步驟Ξ、定義系統(tǒng)滾動(dòng)窗口，建立含有拉格朗日乘子的二次規(guī)劃目標(biāo)函數(shù):定義N。為滾 動(dòng)窗口時(shí)長;控制向量U化i) = {u化i I ki)u化i+11 ki) ···!!化i+N。-! I ki)}表示系統(tǒng)模型在滾動(dòng) 窗口Nc內(nèi)的預(yù)測(cè)值；Δ u化i)表示ki時(shí)刻系統(tǒng)控制變量差值;在ki時(shí)刻，系統(tǒng)輸出變量能夠表 示為Y = Fx化ι) + ΦΔυ的形式，F(xiàn)和Φ通過方程（1)和方程(2)計(jì)算得到； 定義系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)為： / =(欠 ，-f.T(&,))r(jR, -/甘(&,))- 2Δυ'Φ''(,?、+ 企寸復(fù)(5) 其中，x(ki)為ki時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)；Δυ為ki時(shí)刻系統(tǒng)控制變量增量;Np為預(yù)測(cè)窗口時(shí)長;r 化i)為ki時(shí)刻系統(tǒng)穩(wěn)定初值;定義向量步驟四、將可控電抗器實(shí)際調(diào)節(jié)范圍轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)控制變量幅值和增量約束條件，加入 系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解:系統(tǒng)控制變量增量約束表示為：A umin《Δ U化)《Δ Umax ;其中，A ifi哨控制變量增量最小值，A Umax為控制變量增量最大值;系統(tǒng)控制變量幅值約束用來表 示實(shí)際裝置的物理約束，表示為:umin《u化)《umax，umi嘴ifax分別表示實(shí)際裝置輸出最小值 和最大值； 步驟五、基于化Idreth方法，計(jì)算當(dāng)前采樣時(shí)刻目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，得到控制變量增量， 更新系統(tǒng)控制變量，將其返回PSCAD:將系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)和約束條件轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃形式：6 Mx《丫 (7) 其中，λ為拉格朗日乘子;E和F為二次規(guī)劃參數(shù)矩陣;Μ和丫矩陣為系統(tǒng)約束條件； 計(jì)算拉格朗日乘子，當(dāng)拉格朗日乘子的元素對(duì)應(yīng)的約束條件有效時(shí)，能夠根據(jù)W下算 式計(jì)算： 入= -(ΜΕ-1μΤ廠 1( 丫+ΜΕ-中） （8) 根據(jù)公式(9)和（10)，依次迭代計(jì)算拉格朗日乘子向量的每一個(gè)元素：其中，λ為拉格朗日乘子;Ε和F為二次規(guī)劃參數(shù)矩陣;Μ和丫矩陣為系統(tǒng)約束條件;hij為 矩陣H=ME-V的第i行第j列個(gè)元素;k功向量Κ= 丫+ME-中的第i項(xiàng);上式設(shè)及了兩個(gè)不同時(shí) 刻的拉格朗日乘子，第m步的向量λ"和第m+1步的向量λ"+ι; 基于拉格朗日乘子，計(jì)算控制變量增量A U:(11) 步驟六、在PSCAD中更新控制變量，進(jìn)入下一時(shí)刻實(shí)時(shí)仿真。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方 法，其特征在于，步驟一在PSCAD中通過搭建脈沖發(fā)生器調(diào)用Matlab文件，W固定的頻率和 間隔觸發(fā)接口程序，通過控制觸發(fā)頻率和觸發(fā)初始時(shí)間，提高整個(gè)PSCAD程序的運(yùn)行速度。3. 權(quán)利要求1所述的基于可控電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法，其 特征在于，采用小干擾穩(wěn)定的分析方法，設(shè)計(jì)了基于可控電抗器的阻尼控制器，推導(dǎo)包含可 控電抗器的多機(jī)系統(tǒng)離散化狀態(tài)方程。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可控電抗器抑制低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，步驟四中系統(tǒng)控制變量幅值約束用來表示實(shí)際裝置的物理約束，所述實(shí)際裝置的物 理約束為裝置輸出范圍。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK105974795SQ201610427040
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】林克曼, 林明耀, 李念, 萬秋蘭
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)