电力系统负荷频率自抗扰控制器参数优化

作     者：程丕建 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：谭文

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：负荷频率控制 发电速率约束 调速器死区 差分进化算法 线性自抗扰控制 

摘      要：随着电力系统规模和复杂程度的日益增大,电网区域间的互联程度也日益提高。发电单元在特定范围内响应系统频率变化和联络线功率变化的实际功率输出控制问题被称为负荷频率控制。其在电力系统的运行中是一个非常重要的因素,任何突然的负荷扰动都会引起联络线功率偏差和频率的波动。针对电力系统中普遍存在的扰动问题,各种高级控制方法如优化控制,变结构控制,自适应控制,鲁棒及智能控制得到了极大的应用。本文研究的就是采用线性自抗扰控制器的电力系统负荷频率控制：首先,针对互联电力系统结构复杂、耦合严重问题,本文采用线性自抗扰控制技术对系统进行设计。自抗扰控制器把系统对象模型的各种不确定因素作为扰动,然后通过线性扩张状态观测器进行估计和补偿,可以更快地消除外部扰动,减少耦合所带来的影响。但手动调参仍需要大量的时间且系统性能并非达到最优,同时对于多区域互联电力系统,参数数量增加,控制器参数的优劣对系统的动态性能起着更为至关重要的作用,因此本文利用差分进化算法对控制器参数进行优化,得到良好的控制效果。其次,针对电力系统的发电速率约束问题,本文采用了一种anti-GRC方案。该方案在线性自抗扰控制的基础上,将补偿信号送至线性扩张状态观测器,作为一种新的扰动加入到控制器中。其中,补偿增益一般采用试凑法整定。本文通过改进的差分进化算法,将补偿增益作为一个新的优化参数加入到整个寻优过程中,改变了以往控制器参数与补偿增益单独调节经验调节的缺点。结果表明,通过改进的差分进化算法,在系统快速性和动态性能方面,发电速率约束问题得到了明显的改善。最后,本文对考虑调速器死区特性的两区域互联电力系统进行了设计。采用优化算法优化控制器参数对系统性能起到一定的效果,为了获得更好的动态特性,本文在原有算法的基础上进行改进。通过改变变异和交叉操作的操作因子,使算法在不同时期加强全局和局部的搜索能力,提高算法的寻优速度和精度,即改进一种自适应差分进化算法来优化带有调速器死区特性的负荷频率控制系统。通过优化线性自抗扰控制器参数,使其达到更好地系统性能。通过几个区域的互联电力系统实例的优化仿真研究,可以得出结论：在电力系统的负荷频率控制中采用改进差分进化算法优化自抗扰控制器参数可以极大地改善系统性能,对于发电速率约束及调速器死区特性等非线性问题,控制效果得到了明显的改善。