基于轨迹灵敏度的模型预测紧急电压控制研究

当电力系统遭受扰动后出现电压失稳情况时，可以通过实施紧急控制来阻止系统发生电压崩溃。本项目将模型预测控制技术、轨迹灵敏度方法与序优化理论结合起来设计紧急电压控制系统。采用准稳态假设，将模型预测控制中的滚动优化模型描述为具有连续-离散时间微分-代数方程组约束条件的最优控制模型。借助含离散事件的混合系统轨迹灵敏度技术和准稳态仿真技术，求取状态变量和代数变量相对于控制变量的轨迹灵敏度，从而将滚动最优控制模型转化为混合整数二次规划问题。并引入适宜求解复杂系统连续-离散混合优化问题的序优化理论，对混合整数二次规划模型实施目标软化，对其可行解空间抽样并对样本快速评估和排序，以求解该优化问题的足够好解，从而提高计算效率，并最终实现模型预测紧急电压控制系统的在线应用。

本基金项目将模型预测控制理论引入紧急电压控制领域，综合考虑发电机机端电压设定值，调节有载调压变压器分接头，投切电容器组，切除负荷等紧急电压控制措施，将模型预测控制中的滚动优化模型描述为具有连续-离散时间的微分-代数方程组约束的最优控制问题，主要在以下方面取得进展：1)在利用混合系统轨迹灵敏度和准稳态仿真技术，将滚动优化模型简化为以控制变量增量为独立变量的二次规划模型并求解；2) 将多代理技术和纳什均衡思想应用于设计大规模分布式电力系统长期电压稳定紧急控制器，基于JADE和Matlab搭建分布式预测控制软件平台；3) 应用直接Radau排列和移动区间技术建立非线性模型预测紧急电压控制模型;4) 将简化空间序列二次规划算法应用于模型预测紧急暂态电压稳定控制。所有研究算法均在IEEE标准测试系统上进行了验证。