一种异步切换事件触发负荷频率控制方法、介质及系统与流程

本发明涉及负荷频率控制，尤其涉及一种异步切换事件触发负荷频率控制方法、介质及系统。

背景技术：

1、互联电网中，为避免持续频率偏差对电力系统安全经济运行的影响，电力控制中心一般通过负荷频率控制(load frequency control，lfc)调节发电机的有功功率出力，实现在额定频率点处的功率供需平衡。发电机作为负荷频率控制系统的执行设备，突发物理故障可能造成发电机实际输出功率无法达到控制中心下达的要求指令，导致负荷频率控制系统无法有效阻尼频率偏差，严重时将造成联络线功率持续振荡、甚至解列运行。但需要指出的是，不同于叶片断裂、阀门堵塞等显性故障，诸如绝缘老化、不良接触等隐性故障可能造成发电机无法长期运行于正常状态。考虑到启停检修的成本至少在100万美元以上，发电机在参与负荷频率控制时，必须具备一定的故障容错运行能力以提升电力系统的运行韧性。

2、随着互联电网规模和复杂度的持续上升，控制中心依赖于通信网络监测发电机运行状态并下达控制指令。为了避免诸如负荷频率控制系统、自动电压控制、广域阻尼控制等实时应用对有限通信资源的竞争。近年来研究人员提出了事件触发控制(event-triggeredcontrol,etc)方案。事件触发控制的基本思路是，在被控对象侧设置事件触发器(event-triggered detector,etd)，仅当事件触发器检测到状态偏差超过预设阈值后才触发系统状态和控制量传输。现有基于事件触发的负荷频率控制系统方案中，触发阈值自适应更新机制采用指数增长方案且并未限制上限，当状态偏差得到有效阻尼后，触发阈值的快速增长将导致电力控制中心迅速丧失对负荷频率控制系统运行状态的监控灵敏度，造成频率偏差恢复时间过长或联络线功率持续振荡。此外，现有技术也未考虑发电机故障场景。

3、运行于故障状态下的发电机无法完全响应控制中心下达的指令。在发电机故障场景下，事件触发负荷频率控制方案可能由于频率偏差的持续存在从而频繁地触发与控制中心间的通信，造成电力通信系统负载较重。但由于控制器需要同时保障故障和正常场景下的闭环稳定性，故而存在设计约束过多、保守性强等不足。同样地，将故障过程简单地描述为模型不确定性也存在类似的不足。若控制器增益随着故障场景自适应地调整，则可以在较少的设计保守性基础上显著提升负荷频率控制系统的控制灵活性。然而，设计可变控制增益的事件触发控制方案是非常有挑战性的。其原因在于，事件触发器和控制器位于通信网络的两侧，这两个模块的参数不可能同时更新。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种异步切换事件触发负荷频率控制方法、介质及系统，以解决现有技术的事件触发器和控制器的参数不可能同时更新导致难以设计可变控制增益的事件触发控制方案的问题。

2、第一方面，提供一种异步切换事件触发负荷频率控制方法，包括：

3、构造互联电网对应的负荷频率控制系统的第一状态空间方程；

4、设计跟随故障场景的自适应事件触发控制方案；

5、基于所述第一状态空间方程和所述自适应事件触发控制方案，建立考虑传输延时的所述互联电网对应的频率控制系统的第二状态空间方程；

6、根据所述第二状态空间方程和所述自适应事件触发控制方案确定任意两个故障场景切换过程；

7、根据lyapunov稳定性理论建立任意两个故障场景切换过程的事件触发控制参数的设计准则，并按照事件触发控制参数更新准则更新所述事件触发控制参数，以进行负荷频率的控制，其中，所述事件触发控制参数包括：所述第二状态空间方程的控制器增益以及所述自适应事件触发控制方案的性能权重矩阵。

8、第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述第一方面实施例所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法。

9、第三方面，提供一种异步切换事件触发负荷频率控制系统，包括：如上述第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。

10、这样，本发明实施例，通过首先预设一系列表征发电机故障严重程度的运行场景，针对每个故障场景，设计相应的控制器和事件触发器以低通信频率镇定当前负荷频率控制系统；其次，充分考虑到从故障上报到控制参数调整完成过程中事件触发控制系统参数与实际运行场景不匹配的事实，确定了每个故障场景下事件触发器与控制器的设计准则；同时，充分考虑到事件触发器与控制器间更新的异步特性，基于平均驻留时间技术给出了控制器和事件触发器的更新准则；实现事件触发控制参数跟随故障场景灵活调整，以解决现有互联电网频率控制过程中，频率偏差恢复时间过长或联络线功率持续振荡的问题。

技术特征：

1.一种异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述第一状态空间方程包括：

3.根据权利要求2所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述自适应事件触发控制方案的控制指令包括：

4.根据权利要求3所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述有界自适应触发阈值调整机制包括：

5.根据权利要求3所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述第二状态空间方程包括：

6.根据权利要求4所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述根据所述第二状态空间方程和所述自适应事件触发控制方案确定任意两个故障场景切换过程的步骤，包括：

7.根据权利要求6所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述事件触发控制参数的设计准则包括：

8.根据权利要求7所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法，其特征在于，所述事件触发控制参数更新准则包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的异步切换事件触发负荷频率控制方法。

10.一种异步切换事件触发负荷频率控制系统，其特征在于，包括：如权利要求9所述的计算机可读存储介质。

技术总结
本发明公开一种异步切换事件触发负荷频率控制方法、介质及系统，包括：构造互联电网对应的负荷频率控制系统的第一状态空间方程；设计跟随故障场景的自适应事件触发控制方案；基于第一状态空间方程和自适应事件触发控制方案，建立考虑传输延时的互联电网对应的频率控制系统的第二状态空间方程；根据第二状态空间方程和自适应事件触发控制方案确定任意两个故障场景切换过程；根据Lyapunov稳定性理论建立任意两个故障场景切换过程的事件触发控制参数的设计准则，并按照事件触发控制参数更新准则更新事件触发控制参数，以进行负荷频率的控制。本发明实现事件触发控制参数跟随故障场景灵活调整。

技术研发人员：薛飞,李宏强,王小立,李旭涛,周雷,杨慧彪
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15