基于深度强化学习的暂态稳定紧急控制决策方法

随着广域测量系统在暂态稳定控制中的应用,广域信息的随机性时滞造成了系统受控时状态的不确定性,并且切机和切负荷控制的离散决策变量维度极高,电网在线紧急控制决策面临着挑战。为此,将暂态稳定紧急控制问题建模为马尔可夫决策问题,提出一种深度Q网络(DQN)强化学习与暂态能量函数相结合的紧急控制决策方法,多步序贯决策过程中可应对紧急控制的时滞不确定性影响。奖励函数以考虑控制目标和约束条件的短期奖励函数和考虑稳定性的长期奖励函数构成,并在奖励函数中引入暂态能量函数的势能指数来提高学习效率。以最大化累计奖励为目标,通过DQN算法在离散化动作空间中学习得到最优紧急控制策略,解决暂态稳定紧急控制问题。所提方法通过IEEE 39节点系统验证了模型在紧急控制决策中的有效性。     

基于深度Q学习的含用户侧储能微电网频率-电压数字化智能控制策略

频率与电压是衡量电能指标的重要标准。针对微电网受到负荷波动而引起的频率/电压调控问题,提出基于深度Q学习(deep Q-learning, DQN)的含用户侧储能微电网智能监控-控制策略。首先,通过考虑用户行为的随机性,增加了用户侧储能输出的随机约束,并引入四象限充放电的模型,构建用户侧储能的集群充放电模型,从而搭建出微电网频率-电压的协同控制模型。其次,设计基于DQN的频率/电压控制器结构与数字化智能控制平台,以系统实时的频率偏差、电压偏差与用户侧储能输出功率的上、下限约束为状态空间,以系统各机组出力为动作空间,并基于频率及电压2个控制目标,完成包含2个本地奖励的全局奖励函数的设计。算例结果表明：与传统PID控制器相比,所提DQN控制器能同时满足频率与电压的控制需求,更有效地应对负荷波动所引起的电能质量问题。     

微型燃气轮机发电系统建模与特性分析

基于微型燃气轮机与电力电子装置工作原理,对采用双脉宽调制(PWM)变换器结构的微型燃气轮机发电系统进行了整体建模。为控制交直流变换器中电容电压,整流器采用PWM恒压控制;为保证负荷侧电能质量,逆变器采用V/F控制,实现负荷侧电压与频率的稳定。利用PSCAD/EMTDC软件对微型燃气轮机发电系统动态特性进行仿真验证,结果表明该模型能够反映实际微型燃气轮机发电系统的动态特性。     

MCFC/GT混合发电系统的运行优化

以发电系统输出能够响应负荷变化且具有较高发电效率为目标,确定熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机(MCFC/GT)混合发电系统的动态优化目标函数.针对混合发电的复杂动态优化问题,将迭代思想和改进的遗传寻优操作相结合,设计改进的迭代遗传算法.该算法利用改进的遗传寻优操作在求解优化问题时简洁、便利、高效的特点,结合迭代法消除对控制...     

基于CEQ(λ)强化学习算法的微电网智能发电控制

针对微电网孤岛运行模式下新能源发电强随机性导致的系统频率波动,提出了基于多智能体相关均衡强化学习(Correlated Equilibrium Q(λ),CEQ(λ))的微电网智能发电控制方法。在所搭建含有光伏发电、风力发电、小水电、微型燃气轮机和飞轮储能的微电网负荷频率控制(Load frequency Control,LFC)模型基础上,以频率偏差作为状态输入,提出了一种微电网孤岛运行模式下的CEQ(λ)智能发电控制器。仿真结果显示,与PI控制、单智能体R(λ)控制相比,CEQ(λ)控制器具有更好的在线学习能力,能显著增强孤岛微电网的鲁棒性和适应性,有效提高了频率的考核合格率。     

光火储混合发电系统的负荷频率协调优化控制

针对高渗透率新能源电力系统调频困难问题,提出一种基于增量模型预测控制的光火储混合发电系统负荷频率协调优化控制方法。首先,通过机理分析建立光火储混合发电系统的频率响应数学模型;然后,充分考虑混合发电系统的各种约束,以预测误差和控制增量构成的综合指标作为优化目标,构建增量模型负荷频率预测控制系统模型;最后,利用Matlab二次规划工具箱进行求解,并通过对不同典型工况的仿真分析,验证所提方法的可行性和有效性。研究结果表明,该方法不仅能够有效改善混合发电系统的频率特性,而且能够使3种不同电源更合理地响应系统频率变化。     

目标可控的超前频率偏差系数确定方法设计

为实现自动发电控制（AGC）的目标可控性和超前控制,提出了一种应用多目标最优化技术和超短期负荷预报的频率偏差系数确定方法。应用解决多目标最优问题的评价函数法在该算法中引入控制因子,根据决策者的意图人为控制各目标的重要程度;在每个预报周期前运行此算法程序,利用超短期负荷预报的结果提前计算得到使系统运行更加满足某期望目标要求的各区频率偏差系数,形成目标可控的超前频率偏差系数确定方法。最后通过三区域互联电网数字仿真验证了该方法的有效性。     

利用SIS平台推动厂级优化负荷分配功能的发展

电力系统自动发电控制(AGC) 是现代电网控制一项基本和重要的功能。从系统侧看,AGC的基本目标包括:(1)使系统内的发电出力与负荷平衡;(2)保持系统频率为额定值;(3)使净区域联络线潮流与计划值平衡;(4)最小化区域运行成本。 AGC通过发电厂内机组的协调控制系统,接受电网调度中心能量管理     

基于Ziegler-Nichols优化算法的火电机组负荷频率PID控制研究

随着风电和光伏接入电网的规模不断扩大,电网负荷峰谷差逐渐增加,电网的频率控制出现超调量过大、调节速度过慢等一系列问题。本文针对互联电力系统的负荷分配以及频率控制问题,提出考虑发电机组分配系数的互联电力系统负荷频率控制方法。首先,建立单个区域包含多个火电机组的两区域电网自动发电控制（AGC）系统仿真模型,根据各发电机组的煤耗特性建立经济性目标函数,并且获得最优的出力分配系数;然后,基于联络线功率和频率偏差控制（TBC-TBC）的控制模式,采用经Ziegler-Nichols相关算法优化后的PID控制,并对优化后PID控制器的鲁棒性进行分析研究;最后,基于两区域系统仿真模型,在一定的负荷扰动工况下进行仿真验证。仿真结果表明:该分配方法能够有效节省煤耗,本文算法优化后的PID控制器在频率恢复速度方面具有一定的优势,并且鲁棒性良好。     

考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

考虑通信中断的互联电网自动发电控制策略

传统自动发电控制(AGC)仅仅考虑了经济因素。然而互联电网存在通信中断的隐患,可能发生AGC控制信号阻塞现象,进而导致控制单元无法根据负荷的变化调整机组出力。文中从经济调度(ED)和负荷频率控制(LFC)两方面进行改进,提出一种考虑通信中断概率的、具有预防性的AGC策略来降低通信中断带来的影响。经济调度根据负荷预测,针对长期、大幅的负荷波动,尽可能地利用通信中断概率较高的机组进行调节。负荷频率控制根据机组风险评估,针对短期、不可预测的小幅负荷波动,利用风险较低的机组进行调节。IEEE 118节点系统仿真表明,所提出的新AGC策略可以提高系统的动态稳定性,并且有较好的经济性和工程实用价值。     

引入负荷电压和电流前馈的V/f控制方法

为了稳定离网模式下微网的频率和电压,以含有多种分布式发电的微网系统为研究对象,提出一种基于蓄电池的孤立微网的频率电压控制策略。针对传统的V/f控制策略没有考虑负荷结构变化的问题,蓄电池的控制基于V/f控制的思想,增加负荷电流和电压的前馈,计及系统负荷结构和参数的双重变化。根据该控制方法建立详细的蓄电池的充放电控制系统,并与传统的V/f控制策略进行比较。同时,将该控制方法应用于包含有多种分布式发电的微网系统,对孤岛模式下不同系统状态进行仿真和分析。仿真结果表明,引入负荷电压电流前馈的V/f控制方法是有效的和实用的,该控制方法能快速调节离网模式下微网的频率和电压。     

关于数字模拟混合型综合远方监控及自动发电控制系统(CAS)的若干问题

本文讨论了电网调度自动化的两大体系，即安全监控和自动发电控制系统设备上综合的可能性，分析了综合的条件，实现的途径。并介绍了为京津唐电网研制的数字计算机及模拟计算装置混合型综合自动发电控制及安全监控系统(CAS)简况。本文中常用的缩写符号含义为：SCADA 监视控制与数据采集，或远方监控AGC 自动发电控制EDC 经济调度控制LFC 负荷频率控制     

考虑频率质量约束的最优潮流模型

将最优潮流与电力系统频率质量相结合,建立计及频率质量约束的最优潮流模型(frequency quality constrained optimal powerflow,FQC-OPF)。FQC-OPF在优化系统运行时强调发生严重扰动引起发电和负荷需求出现大的不平衡后,系统仅靠机组的一次调节特性和负荷的频率电压调节效应来维持频率质量的能力,可在一定程度上防范系统发生频率失稳或崩溃。为反映当前系统还能承受的严重扰动程度,引入"最大频率裕度(maximum frequency margin,MFM)"的概念,并基于优化理论建立一种确定MFM的非线性规划模型。最后,以IEEE30节点系统为例验证模型的有效性和合理性。在此基础上,分析频率质量约束、扰动因子、负荷特性等对目标函数值的影响。     

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。     

基于MPC算法的互联电网负荷频率控制

自动发电控制(AGC)是互联电网进行有功调频的首要方法,研究提出了一种基于模型预测控制(MPC)的互联电力系统负荷频率控制(LFC)设计方法。利用MPC算法使得由发电机参数摄动和负荷扰动形成的电网频率波动减小。为验证所提出方案的有效性,建立三区域互联电力系统频率响应模型并仿真,将MPC算法与常规的PID算法控制效果进行比较。结果表明,在负荷扰动、参数摄动和有通信延迟的情况下,MPC技术对互联电网的负荷频率控制性能均优于PID控制。     

基于传输点容量模型的发输电系统可靠性评估

利用发输电组合系统(简称组合系统)极限输电能力与负荷解耦(系统—负荷解耦)的特性,能有效提高组合系统可靠性的评估效率。目前已有的基于系统—负荷解耦分析的组合系统可靠性评估方法尚存在不足,其中的输电能力计算模型没有考虑异常状态下优化负荷削减的实际需求,也没有计及各不同传输点负荷水平变化的影响,此外,对于频率及持续时间型可靠性指标的计算方法,目前也鲜有研究。该文以系统—负荷解耦分析为出发点,提出基于传输点容量模型的组合系统可靠性评估方法。首先,建立一种适用于组合系统可靠性分析的传输点输电能力优化决策模型,并针对该模型目标函数具有斜率递增的特点,将其转换为线性规划模型进行求解,保证计算效率。然后,拓展传统发电系统可靠性评估中可用容量状态概率及增量频率的概念,基于马尔科夫链构建组合系统各传输点输电能力的概率—频率分布函数(即传输点容量模型),将其与相应负荷的概率—频率分布函数(即负荷模型)进行卷积和加法运算,不仅能得到组合系统及其传输点的概率型可靠性指标,而且还能得到频率及持续时间型等可靠性指标。以RBTS-6节点系统为例进行测试分析,说明该方法的有效性。     

水电厂自动发电控制改进

以水电厂自动发电控制(AGC)应用过程中的双母线频率信号切换、总负荷设定方式、单机自动发电控制(AGC)"检修态"、设定值下发至调速器方式及安全策略改进方面进行阐述。     

考虑通信延迟的分散网络化预测负荷频率控制

针对现代电力市场情况下负荷频率控制系统存在不可忽略的通信延迟的问题,提出一种基于网络化预测控制的分散负荷频率控制策略。这种控制策略在改进的广义预测控制的基础上,增加了网络延迟补偿器以补偿固定和随机通信网络通信延迟,此外,还采用带遗忘因子的递归最小二乘法在线辨识预测模型来消除系统运行状态改变和模型不精确的影响。以3区域负荷频率控制系统为例,考虑了发电机组发电速率约束的影响,仿真结果表明,所提出的基于网络化预测控制的分散负荷频率控制不仅能够有效补偿固定和随机通信延迟,且其控制效果优于常规的比例积分型负荷频率控制器。     

基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC系统控制策略

采用基于特高压和超高压直流的电网异步联网方式对现有的自动发电控制(AGC)系统控制策略和电网频率控制的适应性问题逐步显现.为分析直流系统异步联网方式对电网AGC系统控制策略带来的影响,结合直流系统负荷的频率静态特性及其附加频率控制器的动态特性,分析了区域电网AGC对控制区设置、控制模式选择以及与直流附加频率控制器的适应性的影响,并对目前国内广泛应用的控制性能评价标准(CPS)控制策略适应性进行探讨.基于PSD-FDS平台进行直流系统与AGC的频率控制仿真验证和实际工程应用,结果表明基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC控制策略能够较好地适应异步互联电网,为异步联网方式下AGC系统控制策略制定和优化提供参考.