電力系統(tǒng)模型預測控制技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟、靈活運行，有賴于對電力系統(tǒng)進行高效、穩(wěn)定的控制，高性能的控制一直是電力系統(tǒng)所追求的目標之一。在諸多先進控制理論中，模型預測控制作為其中的佼佼者，在許多行業(yè)中被證明在模型包容性、非線性處理、約束處理、控制性能、靈活性等方面均有很大優(yōu)勢。本文對模型預測控制應(yīng)用于電力系統(tǒng)所遇到的困難和問題進行了研究，并提出了解決方法。
　　論文首先梳理了模型預測控制及其研究進展，并說明了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特征以及對控制的要求

2、;介紹了模型預測控制目前在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究情況，分析了模型預測控制所遇到的困難，進而介紹了論文的主要工作。
　　論文對一類具有Lipschitz連續(xù)性的系統(tǒng)，對其由模型不確定性引起狀態(tài)量可能在控制過程中超出約束范圍的問題，采用了基于Pontryagin差集約束的魯棒策略。對該策略導致約束集過于保守的問題，提出了預測時域內(nèi)動態(tài)確定Lipschitz常數(shù)的方法。通過該方法，可以獲得較小的Lipschitz常數(shù)，可以有效減小約束集的

3、保守性，同時增加的計算量非常小。并對單機無窮大系統(tǒng)進行了仿真驗證，結(jié)果表明，動態(tài)確定Lipschitz常數(shù)的方法不僅能對系統(tǒng)模型的不確定性有很好的適應(yīng)性，也可使優(yōu)化控制問題在約束集的作用下不可行的機率減少，有效地增加該魯棒控制策略的可應(yīng)用性。
　　論文針對電力系統(tǒng)規(guī)模大、分布廣的特點，以及現(xiàn)有分布式模型預測控制在應(yīng)用中出現(xiàn)子系統(tǒng)控制器之間獨立性差，對關(guān)聯(lián)量不易處理的問題，提出了一種基于Chebyshev多項式逼近關(guān)聯(lián)量的分布式模型

4、預測控制算法。該方法不僅能縮短系統(tǒng)達到穩(wěn)定的過渡過程，還可提高各子系統(tǒng)之間的獨立性，減少子系統(tǒng)控制器在設(shè)計和運行中的相互依賴性，減少子系統(tǒng)間的通信量，增加子系統(tǒng)控制器的可維護性。
　　論文對長期困擾模型預測控制的計算量大、實時性差的問題，采用基于GPU多輕量線程的并行方法，對模型預測控制的優(yōu)化控制問題進行求解。GPU中多達上萬的輕量線程對約束QP問題進行加速求解，對模型預測控制涉及到的大規(guī)模矩陣運算和大規(guī)模線性方程組反復求解的過程

5、，設(shè)計了并行化加速方法，加速比可達到8以上，使得模型預測控制可應(yīng)用于更大規(guī)模的系統(tǒng)或更快的過程。
　　電力系統(tǒng)中的控制器通常與其它高級控制策略相結(jié)合在一起，為了讓模型預測控制能與高級控制策略保持良好的相容性，將其與應(yīng)用最為廣泛的PI控制進行了融合，形成了MPC-PI算法。該方法既具有模型預測控制的高性能，改善了控制效果，又可保持與原有其它策略的相容性;同時，兩者的結(jié)合也提高了控制器的可靠性。
　　論文對模型預測控制在電力系統(tǒng)

6、負荷頻率控制中的應(yīng)用進行了驗證分析。建立了計及電力網(wǎng)絡(luò)影響的負荷頻率控制模型，使得控制可以反映網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點參數(shù)對系統(tǒng)頻率的影響，在此模型的基礎(chǔ)上，將PI控制規(guī)律融入模型預測控制中，并采用IEEE14節(jié)點系統(tǒng)作為仿真對象對該方法進行了仿真驗證，獲得了很好的控制效果。在此基礎(chǔ)上，進一步對基于Chebyshev逼近關(guān)聯(lián)量的分布式模型預測控制算法也進行仿真驗證，構(gòu)造了三個互聯(lián)的系統(tǒng)，結(jié)果表明，該方法能有效地對系統(tǒng)的整體控制目標做出良好的協(xié)調(diào)響應(yīng)，