《基於多目標最優控制原理的暫態電壓安全緊急控制研究》是依託華南理工大學，由劉明波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於多目標最優控制原理的暫態電壓安全緊急控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉明波
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當電力系統發生故障處於暫態電壓安全緊急狀態時，可以通過協調各種動態元件的控制動作，如改變發電機自動電壓調節器和靜止同步補償器 (或靜止無功補償器)的電壓設定值，投切電容器/電抗器組，甚至切除部分負荷，以維持系統的暫態電壓安全。本項目將暫態電壓安全緊急控制問題描述為包含連續控制和離散控制的多目標最優控制模型，將連續的標量多目標最佳化方法和混合整數最優控制方法結合起來求解這個多目標動態最佳化模型，從而獲得帕累托最優解集。套用法線邊界交叉法和規格化法平面約束法將包含連續控制和離散控制的多目標動態最佳化問題轉換為一系列參數化的單目標混合整數最優控制問題；藉助凸鬆弛技術、直接多重打靶法、簡化空間技術、求和取整策略和切換時間最佳化技術，構建求解單目標混合整數最優控制問題的多項式時間算法。利用多目標最佳化和直接多重打靶求解過程中呈現的並行特徵，構建整個算法的並行計算框架，以提高計算效率。
結題摘要
本項目從暫態電壓安全緊急控制和動態無功源最優配置兩個方面展開研究。在暫態電壓安全緊急控制方面取得如下進展：(1)最優協調控制，提出暫態電壓安全混合整數最優控制模型及凸鬆弛方法。以調節發電機勵磁參考電壓和投切電容電抗器組為控制手段，建立暫態電壓安全控制的多目標混合整數最優控制模型，然後藉助規格化法平面約束法和凸鬆弛技術將該模型轉化為單目標連續最優控制模型，最後通過最佳化控制變數的大小及其切換時間的調整實現離散控制變數的自然歸整。(2)分散控制，提出一種對快投電容器組控制定值進行協調最佳化的方法，以分散協調的方式實現暫態電壓安全的最優控制。快投電容器組控制定值的協調最佳化問題被描述為一個多預想故障聯立的混合整數動態最佳化問題，通過先求取各故障下的最優電容投入量，然後通過反推相應控制定值的方式實現對快投電容器組控制定值的協調最佳化。針對該多故障聯立的混合整數動態最佳化問題，基於多重打靶法與簡化空間序貫二次規划算法中呈現的故障解耦與時段解耦特性，設計了兩層並行框架以提高計算效率。(3)協調控制和分散控制的高效計算，提出求解大電網暫態電壓安全最優控制問題的區域分解多重打靶法。在多重打靶法的基礎上，引入區域分解方法，將大電網的最優控制問題分解為一個小規模的非線性規劃問題和多個時段解耦、區域分解的時域仿真問題，進行交替求解。 在動態無功源最優配置方面取得如下進展：針對STATCOM和發電機兩種動態無功源的最優配置問題，建立了在多預想故障場景下考慮電壓安全和功角穩定約束的多目標混合整數動態最佳化模型，同時確定STATCOM的安裝地點和容量以及發電機勵磁系統調差係數的設定值。提出利用簡化凸鬆弛方法對STATCOM安裝地點這類整數變數構建凸組合，從而將混合整數動態最佳化問題轉化為連續動態最佳化問題。針對規格化法平面約束法無法求取完整帕累托最優解集的缺陷，提出一種簡化廣域規格化法平面約束法，通過擴展烏托邦面獲得完整帕累托最優解集。
