[发明专利]一种考虑通信网络优化的多区域电力系统分布式调频方法

权利要求书

1.一种考虑通信网络优化的多区域电力系统分布式调频方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、构建描述多区域电力系统的通信网络的拉普拉斯矩阵；

假设通信网络有N个节点和m条通信链路，则通信网络线节点关联矩阵A_c为：

A_c：k≠i或j

式中，i、j、k都为节点，第t条链路的方向是从节点i到节点j；

通信网络的拉普拉斯矩阵L_c为：

S2、构建多区域电力系统分布式调频模型；

多区域电力系统第i个区域的调频模型为：

式中，Δf_i(t)为第i个区域t时刻频率偏差，Δt为时间增量，k_pi为第i个区域电力系统增益，T_pi为第i个区域电力系统的时间常数，ΔP_ti(t)为第i个区域t时刻功率输出偏差，ΔP_di(t)为第i个区域负载扰动的向量，ψ_i为通过传输线与第i个区域有联系的区域集合，μ_i为区域之间的物理互连增益，Δδ_i(t)为第i个区域t时刻转子角偏差，Δδ_l(t)为第l个区域t时刻转子角偏差，T_ti为第i个区域涡轮的时间常数，ΔP_gi(t)为第i个区域t时刻调速阀位置偏差，T_gi为第i个区域调速器的时间常数，ΔP_ui(t)为第i个区域t时刻控制向量，ΔP_ei(t)为第i个区域t时刻积分控制偏差，R_i为第i个区域调速系数，k_ei为第i个区域积分控制增益，k_bi为第i个区域频率偏置因子，θ_i为通过通信线路与第i个区域有联系的区域集合，η_i为区域之间的网络互联增益；

多区域电力系统第i个区域的调频模型可表示为：

x_i＝[Δf_i ΔP_ti ΔP_gi ΔP_ei Δδ_i]^T

u_i＝[ΔP_ui ΔP_di]^T

x_l＝[Δf_l ΔP_tl ΔP_gl ΔP_el Δδ_l]^T

式中，为x_i(t)的导数，A_i为多区域电力系统第i个区域的系统矩阵，x_i(t)为第i个区域t时刻的状态变量列向量，B_i为多区域电力系统第i个区域的控制矩阵，u_i(t)为第i个区域t时刻的输入变量列向量，C_il为x_l(t)的系数矩阵，x_l(t)为第l个区域t时刻的状态变量列向量，Δf_l为第l个区域的频率偏差，ΔP_tl为第l个区域功率输出偏差，ΔP_gl为第l个区域调速阀位置偏差，ΔP_el为第l个区域积分控制偏差；

包含N个区域的整个电力系统分布式调频模型为：

x＝[row(Δf_i) row(ΔP_ti) row(ΔP_gi) row(ΔP_ei) row(Δδ_i)]^T

u＝[row(ΔP_ui) row(ΔP_di)]^T

g(μ_i，L_p)＝column[μ_iL_p，i，1…μ_iL_p，i，j…μ_iL_p，i，N]

g(η_i，L_c)＝column[η_iL_c，i，1…η_iL_c，i，j…η_iL_c，i，N]

式中，为x(t)的导数，A为包含N个区域的整个电力系统的系统矩阵，x(t)为整个电力系统t时刻的状态变量列向量，B为整个电力系统的控制矩阵，u(t)为整个电力系统的输入变量列向量，g(μ_iL_p)为以μ_i*L_p，i，N为元素的列向量，L_p为整个电力系统物理网络的拉普拉斯矩阵，g(η_i，L_c)为以η_i*L_c，i，N为元素的列向量，L_c为整个电力系统通信网络的拉普拉斯矩阵，L_p，i，N为L_p中的一个元素，L_c，i，N为L_c中的一个元素；

S3、构建通信网络优化模型，并求解得到最优通信网络的拉普拉斯矩阵，然后将最优通信网络的拉普拉斯矩阵输入多区域电力系统分布式调频模型；

通信网络优化模型包括两个优化目标与三个约束条件；

弟一个优化目杯为：

f₁＝maxλ₂(L_c)

式中，λ₂(L_c)为拉普拉斯矩阵L_c的第二小的特征值；

第二个优化目标为：

f₂＝max(min(|eig(A)|))

式中，eig(A)为系统矩阵A的特征值；

三个约束条件为：

λ₂(L_c)＞0

eig(A)＜0

sum(|TopLeft(L_c)|)＝m

式中，TopLeft(L_c)为拉普拉斯矩阵L_c右上角的元素，m为通信链路的数量。