一种多区域互联电网负荷频率控制方法及系统

本发明涉及电力系统负荷频率控制领域，尤其是指一种多区域互联电网负荷频率控制方法及系统。

背景技术：

1、在电力系统中，保持频率稳定是使系统安全运行的重要因素。电力系统不稳定不仅会影响用户用电，损害系统设备，甚至会导致电网崩溃，从而引起大面积停电，对社会造成巨大损失。负载频率控制（load frequency control, lfc）是电力系统中一项关键的技术，用于维持系统频率稳定以及区域间功率交换按照计划进行。在一个多区域互联的电力系统中，负载频率控制的目标是确保每个区域的发电量与用电量相匹配，并且维持整个系统的频率在允许的范围内。随着电力系统的规模不断扩大，以及可再生能源如风能和太阳能的大规模接入，负载频率控制面临着新的挑战。

2、电力系统是由许多不同类型的发电机、负载和传输线路组成的复杂电力网络，电力系统的结构复杂且收到多种因素影响，难以建立精确的数学模型，并且在多区域互联电力系统中，信息需要通过通信电力网络在不同的控制中心之间传输，这会导致信号传输的延迟，此外，实际通信电力网络中的带宽和能量都是有限的，频繁的数据传输会增加通信成本和能耗，所以在多区域互联电力系统负荷频率控制时，应考虑通信资源的有限性，并减少其通信次数和能耗，因此，开发一种无需电力系统模型，考虑电力网络延迟与通信资源有限的多区域互联电力系统的负载频率控制方法已经成为一个重要的研究方向。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中现实中难以得知电力系统的准确模型，且存在电力网络延迟与通信资源有限的情况，导致各区域负荷频率控制非常困难的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种多区域互联电网负荷频率控制方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：每个区域对应估计器接收当前区域发电厂发送的时刻负荷频率误差与补偿器发送的控制指令，估计器更新伪偏导数，并将更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差通过电力网络发送至当前区域对应触发器;

4、步骤s2：触发器在时刻接收到更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差，基于时刻负荷频率误差与动态事件触发函数，判断是否满足事件触发条件，若满足，则将更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差发送至当前区域对应控制器，其中，，为估计器将更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差通过电力网络发送至当前区域对应触发器的延迟时长；

5、步骤s3：控制器接收到更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差后，将更新后的控制器控制指令通过电力网络发送至当前区域对应补偿器；

6、步骤s4：补偿器在时刻接收到更新后的控制器控制指令，通过电力网络延迟补偿策略对更新后的控制器控制指令进行补偿，并将补偿后的控制指令发送至当前区域对应发电厂，其中，，为控制器将更新后的控制器控制指令通过电力网络发送至当前区域对应补偿器的延迟时长；

7、通过步骤s1-s4，控制多区域互联电力系统中每个区域负载频率误差均处于以0为中心预设范围内。

8、优选地，当前区域对应估计器接收当前区域发电厂发送的时刻负荷频率误差与补偿器发送的控制指令，估计器更新伪偏导数，包括：

9、基于时刻负荷频率误差，估计器更新伪偏导数；

10、当更新后的伪偏导数满足重置机制条件时，令更新后的伪偏导数等于当前区域伪偏导数设定初值；

11、当更新后的伪偏导数不满足重置机制条件时，则更新后的伪偏导数保持不变。

12、优选地，所述基于当前区域发电厂发送的时刻负荷频率误差，估计器更新伪偏导数，计算公式为：

13、;

14、其中，为第个区域时刻对应更新后的伪偏导数，为第个区域时刻对应更新后的伪偏导数，为第个区域大于0小于等于1的第一设定常数，为第个区域大于0的第二设定常数，表示时刻，为第个区域时刻负荷频率误差的增量，，为第个区域时刻负荷频率误差，为第个区域时刻负荷频率误差，，为第个区域时刻补偿器发送的控制指令的增量，为第个区域时刻补偿器发送的控制指令，为第个区域时刻补偿器发送的控制指令，，表示区域总数。

15、优选地，所述重置机制条件为：

16、；

17、其中，为第个区域时刻对应更新后的伪偏导数，表示时刻，为大于0的第三设定常数，，为第个区域时刻补偿器发送的控制指令的增量，为第个区域时刻补偿器发送的控制指令，为第个区域时刻控制指令，，表示区域总数。

18、优选地，所述基于时刻负荷频率误差与动态事件触发函数，判断是否满足事件触发条件，若不满足，则不发送更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差至当前区域对应控制器。

19、优选地，所述动态事件触发函数，包括：

20、定义第个区域满足事件触发条件的时刻集合为，表示时刻满足事件触发条件的次数，，表示满足事件触发条件的次数；

21、第个区域时刻的动态事件触发函数的计算公式为：

22、 ；

23、第个区域时刻的动态变量的计算公式为：

24、；

25、第个区域时刻的事件触发误差的计算公式为：

26、，；

27、其中，为第个区域时刻的动态事件触发函数，为第个区域时刻的动态变量，为第个区域时刻的动态变量，为第个区域时刻事件触发误差，为第个区域时刻事件触发误差，，为第个区域目标区域控制误差设定值与时刻负荷频率误差的差值，为第个区域目标区域控制误差设定值与时刻负荷频率误差的差值，表示目标区域控制误差设定值，为第个区域时刻负荷频率误差，表示第个区域在第次满足事件触发条件的对应时刻，为第个区域大于0的第三设定常数，为第个区域大于0的第四设定常数，为第个区域大于0的第五设定常数，且。

28、优选地，所述事件触发条件为：

29、；

30、其中，表示第个区域在第次满足事件触发条件的对应时刻，为第个区域时刻的动态事件触发函数。

31、优选地，所述控制器接收到更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差后，将更新后的控制器控制指令通过电力网络发送至当前区域对应补偿器，更新后的控制器控制指令的计算公式为：

32、；

33、其中，为第个区域时刻对应更新后的控制器控制指令，为第个区域时刻对应更新后的控制器控制指令，，为第个区域时刻对应更新后的伪偏导数，表示目标区域控制误差设定值，为第个区域时刻负荷频率误差，为第个区域大于0小于等于1的第六设定常数，为第个区域大于0的第七设定常数，且。

34、优选地，所述补偿器在时刻接收到更新后的控制器控制指令，通过电力网络延迟补偿策略对更新后的控制器控制指令进行补偿，补偿公式为：

35、；

36、其中，为第个区域时刻对应补偿后的控制指令，为第个区域时刻对应补偿后的控制指令，，为第个区域时刻对应更新后的控制器控制指令与时刻对应更新后的控制器控制指令的差值，，为第个区域时刻对应更新后的控制器控制指令，为第个区域时刻对应更新后的控制器控制指令，， 为设定常数，且，和分别为和的上界，为伪偏导数，，为总延迟时长，表示时刻。

37、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

38、本发明所述的一种多区域互联电网负荷频率控制方法及系统，每个区域对应估计器接收当前区域发电厂发送的时刻负荷频率误差与补偿器发送的控制指令，更新伪偏导数，并发送至当前区域对应触发器，基于时刻负荷频率误差与动态事件触发函数，触发器判断是否满足事件触发条件，若满足，则将更新后的伪偏导数与时刻负荷频率误差发送至当前区域对应控制器，控制器将更新后的控制器控制指令通过电力网络发送至当前区域对应补偿器，补偿器通过电力网络延迟补偿策略对更新后的控制器控制指令进行补偿，并发送至当前区域对应发电厂。本发明无需得知电力系统的内部模型信息，便可实现对电力系统负荷频率的控制，通过设计动态事件触发函数与电力网络延迟补偿策略分别解决了电力网络通信资源有限与电力网络延迟的问题，减少各区域之间的频率波动，提高了电力系统的稳定性和可靠性。