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专利号: 2018104813822
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种发电机调速器频率反馈系数的优化方法,其特征在于,按照以下步骤实施:步骤1,建立含有调速器的电网节点动力学模型,含有调速器的电网节点动力学模型利用传统同步发电机转子的摇摆方程来描述,表达式为下式(1):其中,下标i,j=1 ,2,…,n为节点编号,n是电网中发电节点个数;Ji,Di分别是节点i的惯性常量和阻尼系数,θi,ωi分别是在同步旋转参考坐标系下节点i的相位和角频率,表

示节点i相位的一阶导数,即节点i的角频率ωi;θj是节点j在同步旋转参考坐标系下的相

位;当电力系统额定频率为f*=50Hz,则额定角频率为ω*=2πf*;为标称机械输入功率,

每个粒子的位置向量Xm(k)都代表一个解,即一个频率反馈系数矩阵Km,位置向量的第1到第n个元素对应反馈系数矩阵Km的第1行,第n+1到第2n个元素对应系数矩阵Km的第2行,依次类推;将每个粒子的位置向量对应的频率反馈系数矩阵Km代入式(2)中进行时域仿真,采用式(3)计算第k代每个粒子的性能目标函数J1(x):式(3)中,ωm(t)代表采用反馈系数矩阵Km时第t秒的角频率向量;um(t)代表采用反馈系数矩阵Km时第t秒的控制向量;矩阵Q和矩阵R为单位对角矩阵;采用式(4)计算第k代每个粒子的稀疏性目标函数J2(x):J2(Xm(k))=||Km||0    (4)步骤4,更新一般精英集和可行解精英集,若对于粒子i在第k代时的两个目标函数J1(Xi(k))和J2(Xi(k)),如果满足J1(Xi(k))<J1(Xj(k))且J2(Xi(k))<J2(Xj(k)),那么称粒子i的解Xi(k)为非支配解;所有非支配解构成的集合称为一般精英集,也称为Pareto最优解集;称Pareto最优解集中满足稳定性约束条件的解为可行Pareto最优解,反之称为不可行Pareto最优解;定义一个阈值Jthreshold,当J1≤Jthreshold时,J1所对应的Pareto最优解是可行Pareto最优解;反之,当J1>Jthreshold时,J1所对应的Pareto最优解是不可行Pareto最优解;设第k次迭代产生了Nfea(k)可行Pareto最优解,如果此时可行解精英集中已经存储了N(k)个历史可行解,若Nfea(k)+N(k)<Nfeamax,则将Nfea(k)个可行Pareto最优解对应的粒子的信息全部存储到可行解精英集中;否则,在Nfea(k)+N(k)个可行Pareto最优解采用欧式距离法选出距离全局向导粒子距离最小的前Nfeamax个可行解存入可行解精英集;步骤5,更新个体向导粒子的位置向量和全局向导粒子的位置向量Xgbest,根据粒子m第k代的两个目标函数更新粒子m的个体向导粒子的目标函数为Jm1min和Jm2min,具体过程是:若J1(Xm(k))<Jm1min且J2(Xm(k))<Jm2min,则令Jm1min=J1(Xm(k)),Jm2min=J2(Xm(k))且Xgbest的第p个元素;c1 ,c2是加速常数,rm ,1 ,rm ,2是对应粒子m的两个随机数向量,是向量

rm ,1第p个元素,为0‑1均匀分布的随机数,是向量rm ,2第p个元素,也为0‑1均匀分布的随

机数,p=1,2,…,n2,n是频率反馈系数矩阵K的维数;ω(k)为第k代的权重系数,按照式(7)所示的线性递减权值确定ω(k)的大小:ω(k)=(ω0‑ωend)(kmax‑k)/kmax+ωend    (7)步骤7,判断迭代次数是否到达初始化所设置的最大迭代次数kmax,若没有达到最大迭代次数kmax,则返回步骤3;否则,结束循环,以可行解精英集为最终的优化解集,在可行解精英集中寻找稀疏性目标函数J2(Xm(kmax))最小对应的粒子,设该粒子的位置向量为Xm(kmax),则位置向量Xm(kmax)的第1到第n个元素对应反馈系数矩阵Km的第1行,第n+1到第2n个元素对应反馈系数矩阵Km的第2行,依次类推,得到反馈系数矩阵Km,即为最终优化结果。2.根据权利要求1所述的发电机调速器频率反馈系数的优化方法,其特征在于:所述的步骤4中,一般精英集不设置最大容量,存储每一代的所有Pareto最优解。3.根据权利要求1所述的发电机调速器频率反馈系数的优化方法,其特征在于:所述的步骤5中,采用欧式距离法在一般精英集中确定全局向导粒子Xgbest,具体过程是:首先,将一般精英集中所有粒子以目标函数J1为横坐标,目标函数J2为纵坐标排列在二维笛卡尔坐标系中,找出一般精英集中粒子的目标函数J1的最小值J1min和目标函数J2的最小值J2min;然后,过J1min沿垂直横轴方向作延长线,过J2min沿垂直纵轴方向作延长线,定义两延长线交点为期望全局向导粒子的性能指标所在位置(J1min,J2min);最后,比较笛卡尔坐标系中每个粒子的性能指标到(J1min ,J2min)的距离,性能指标距(J1min,J2min)的欧式距离最小的粒子为全局向导粒子Xgbest。