发明属于电力系统的运行控制，具体涉及一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法。
背景技术：
1、在电力系统中，异质调频机组的分布式协同自动发电控制（agc）是确保电网稳定运行的关键技术之一。现有技术中，电力系统的控制策略通常采用集中式控制方法，这种方法在面对大规模电网和复杂的运行工况时，存在着一些局限性。
2、现有技术的现状包括：集中式控制方法对全局信息的依赖较大，需要将大量的数据传输到中央控制器进行处理，这会导致通信延迟和信息拥堵，影响控制的实时性和准确性。对于异质调频机组的特性考虑不足，难以充分发挥不同类型机组的优势，导致资源利用效率不高。在处理电网中的不确定性和干扰时，现有技术的适应性和鲁棒性有待提高，难以应对负荷的快速变化和各种异常情况。
3、为此我们提出一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法。
技术实现思路
1、根据以上现有技术中的不足，本发明的目的在于：提供一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，提高了电网控制的分布式协同能力、充分考虑异质调频机组特性以实现优化协同、增强电网对不确定性和干扰的适应性和鲁棒性，从而提高控制的实时性和准确性、资源利用效率，确保电网稳定运行。
2、为了实现以上目的，本
技术实现要素：
采用如下技术方案：
3、一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，包括以下步骤：
4、s1.选择图论中的有向图来描绘电网拓扑结构，创建节点和边的集合，节点集合表示变电站，边集合表示输电线路，利用节点和边的集合来构建电网拓扑结构模型；
5、s2.负荷模型建立，基于s1确定的电网拓扑结构，在电网拓扑结构不同节点上建立负荷模型；
6、s3.分布式时间偏差发掘算法设计，利用s1中构建的电网结构和s2中建立的负荷模型，计算出不同节点和线路在正常运行和异常情况下的时间偏差指标，并对时间偏差指标进行实时监测；
7、s4.偏差补偿控制策略制定，基于s3所发掘的时间偏差，制定相应的控制策略和约束条件；
8、s5.分布式协同控制策略，在s4确定控制策略的基础上，根据s1中构建的电网拓扑结构，确定各节点之间的信息交互和协调关系；
9、s6.实时优化与调整，根据s2中建立的负荷模型的动态变化和s3中设计的分布式时间偏差发掘算法的偏差监测结果，动态调整控制策略的参数和权重；
10、s7.ace状态分布式估计器建立，利用s1至s6中所获取的数据，为每个节点或者区域建立ace状态估计器；
11、s8.设计调节器和控制器，根据s7中建立的ace状态估计器的估计结果，设计调节器和控制器。
12、进一步地，所述s1中，利用节点和边的集合来构建电网拓扑结构模型的方法包括：
13、s11.选择图论中的有向图来描绘电网拓扑结构，有向图由节点和有向边组成,节点代表变电站，有向边代表输电线路的方向；
14、s12.定义节点集合以及边集合：
15、节点集合表示为：；
16、边集合表示为：；
17、其中，和代表不同的变电站；为变电站的总数；代表从一个变电站到另一个变电站的输电线路；如果存在从一个变电站到另一个变电站的输电线路，则,否则；
18、s13.构建邻接矩阵，邻接矩阵表示为，用于表示节点之间的连接关系，如果存在边，则，否则，在邻接矩阵中，第行第列的元素表示从变电站到变电站是否有连接；
19、s14.计算节点导纳矩阵：
20、导纳矩阵表示为：,导纳矩阵用于描述电网中各节点之间的导纳特性；导纳矩阵的元素由电导和电纳组成，即，；
21、其中，为虚数单位；，两个变电站之间的线路电阻；
22、，，为电网频率，为线路电容，为线路电感。
23、进一步地，所述s2中，在电网结构的不同节点上建立负荷模型的方法，包括：
24、s21.分析节点负荷特性，基于s1确定的电网结构，确定每个节点所连接的用户类型以及不同用户类型的负荷特性；
25、s22.建立负荷模型函数，定义不同时间段和季节的负荷特征变量，利用定义的特征变量用来反映负荷随时间和季节的变化规律，负荷表示为：
26、；
27、其中，表示负荷，用于描述电力系统中某个节点或区域在特定时间的负荷情况；为基础负荷，为不随时间和季节变化的部分；为随时间和季节变化的部分，为特征变量的系数，为特征函数，用于描述特征变量对负荷的影响；
28、s23.选择负荷预测模型，采用时间序列分析模型：
29、；
30、其中，为节点的负荷预测值，表示节点在时刻的负荷预测情况；为系数参数；用于确定白噪声项对当前负荷预测值的影响程度，不同的对应不同的系数；为白噪声项，表示随机干扰因素；是模型中的常数项，是不随时间和季节变化的基础负荷部分的相关参数；用于求和的上限参数，确定了参与计算的历史负荷数据的时间跨度（的项数）；为系数参数，用于确定历史负荷数据对当前负荷预测值的影响程度，不同的对应不同的系数；用于求和的上限参数，确定了参与计算的白噪声项数。
31、进一步地，所述s3中，计算出不同节点和线路在正常运行和异常情况下的时间偏差指标的步骤：
32、s31.定义时间偏差指标，时间偏差指标定义为：
33、；
34、；
35、；
36、其中，表示流入节点的相邻节点集合；表示节点的时间偏差，表示节点在时刻的输入功率，表示节点在时刻的输出功率，表示节点的额定功率；表示在时刻从节点流入节点的功率；表示流出节点的相邻节点集合；表示在时刻从节点流出到节点的功率；
37、s32.收集电网运行数据，利用s1中构建的电网结构，获取电网中各节点和线路的实时运行数据，同时，结合s2中建立的负荷模型，获取各节点的负荷预测数据；
38、s33.计算正常运行情况下的时间偏差，结合s31中定义的时间偏差指标以及s32中获取电网中各节点和线路的实时运行数据和各节点的负荷预测数据，计算出各节点的时间偏差：
39、；
40、；
41、；
42、其中，为正常运行情况下节点的时间偏差；表示正常运行情况下节点在时刻的输入功率，表示正常运行情况下节点在时刻的输出功率，表示节点的额定功率；表示流入节点的相邻节点集合；表示流出节点的相邻节点集合；表示在时刻从节点流入节点的功率；为节点的负荷预测值；表示在时刻从节点流出到节点的功率；
43、s34.检测异常情况，设置阈值判断电网是否出现异常情况；
44、功率波动阈值设置为：当或时，认为出现功率波动异常，其中，和分别为节点输入功率和输出功率的平均值；和分别为节点输入功率和输出功率；是功率波动的阈值；
45、电压异常阈值设置为：当时认为出现电压异常，其中为时刻节点的电压，为节点电压的平均值；表示电压异常的阈值；
46、当检测到异常情况时，记录相关的异常信息；
47、s35.计算异常情况下的时间偏差，根据实时运行数据和负荷预测数据计算各节点的输入功率和输出功率，异常情况下各节点的时间偏差：
48、；
49、为在异常情况下，节点的输入功率；为在异常情况下，节点的输出功率；为异常情况下节点额外的输入功率；为异常情况下节点额外的输出功率；表示在时刻从节点流入节点的功率；为节点的负荷预测值；表示在时刻从节点流出到节点的功率；表示流入节点的相邻节点集合；表示流出节点的相邻节点集合；表示节点的额定功率。
50、进一步地，所述s4中，控制策略表示为:
51、；
52、为控制量；为比例系数，为积分系数，为微分系数，为时刻的时间偏差；
53、约束条件包括：
54、据电网设备的额定容量、稳定性要求因素来确定控制量的上限和下限；
55、控制量的变化频率不得超过阈值；
56、控制量的变化速率不得超过限值；
57、约束条件需要根据电网的具体特性、设备参数以及运行要求来确定。
58、进一步地，所述s5中，确定各节点之间的信息交互和协调关系方法：
59、s51.确定信息交互和协调关系，节点之间的信息交互表示为：
60、；
61、为节点在时刻的状态，它描述了节点经过一个时间步长后的状态情况；为节点在时刻的状态；为节点的邻居节点在时刻的状态；为节点的邻居节点集合；为状态更新函数，表示为：
62、；
63、为节点与其邻居节点之间的权重，用于调整信息交互的强度，为节点的控制量；
64、s52.控制指令传递和执行，确保控制指令能够准确、快速地在整个电网中传递和执行，采用一致性算法，使各节点的状态逐渐趋于一致，从而实现协同控制，分布式共识算法表示为：
65、；
66、表示节点的状态变化率；为节点与其邻居节点之间的连接权重；为外部输入，用于引导节点的状态达到期望的目标；为节点的邻居节点在时刻的状态；为节点在时刻的状态。
67、进一步地，所述s6中，动态调整控制策略的参数和权重的方法：
68、s61.确定调整需求，根据s2中建立的负荷模型的动态变化和s3中设计的分布式时间偏差发掘算法的偏差监测结果，判断是否需要调整控制策略的参数和权重，调整后的控制策略为：
69、；
70、为调整后的控制量；为调整后的比例系数，为调整后的积分系数；为调整后的微分系数；为时刻的时间偏差；
71、s62.自适应控制算法，选择模糊逻辑控制算法根据实时数据自动调整控制策略，输入变量为偏差和偏差变化率，对偏差和定义模糊集为：
72、“正大（pb）”、“正小（ps）”、“零（z）”、“负小（ns）”、“负大（nb）”；输出控制量定义模糊集为“增大（in）”、“保持（st）”、“减小（de）”；
73、s63.制定模糊控制规则，根据电网的实际运行情况和控制要求，制定模糊控制规则：
74、“若偏差为pb且偏差变化率为pb，则输出为in”；
75、“若偏差为z且偏差变化率为z，则输出为st”；
76、具体的模糊控制规则应根据电网的实际运行情况和控制要求进行制定，以确保控制策略的有效性和适应性；
77、s64.进行模糊推理，根据实时采集到的偏差和偏差变化率的具体数值，根据定义的模糊集，确定这些数值所属的模糊集；按照制定的模糊控制规则，进行模糊推理，得到模糊控制量。
78、进一步地，所述s7中，为每个节点或者区域建立状态估计器的方法：
79、s71.建立状态估计器，状态可以表示为:
80、；
81、；
82、为区域功率偏差；为实际功率；为计划功率；为频率偏差系数；为区域频率偏差；
83、s72.选择状态估计方法,使用分布式卡尔曼滤波状态估计方法，来实现对ace状态的分布式估计，卡尔曼滤波状态更新方程为:
84、；
85、其中，为时刻的状态估计值；为时刻的预测状态值；为卡尔曼增益；为观测值；为观测矩阵；观测矩阵的具体形式取决于所观测的变量和测量设备的布置，观测矩阵表示为：
86、；
87、其中，为状态向量的维度，为观测变量的数量，表示第个状态变量对第个观测变量的影响程度；
88、s73.采用分布式估计方法评估计,采用分布式卡尔曼滤波时，将电网中的节点划分为多个子区域，每个子区域内的节点相互协作，共同估计该子区域的ace状态，分布式估计包括：
89、初始化，每个节点根据本地数据初始化自己的状态估计值和协方差矩阵；
90、信息交互，节点之间相互交换状态估计值和协方差矩阵的信息，如，节点向邻居节点发送和，并接收邻居节点发送的和；
91、状态更新，根据接收到的信息，每个节点更新自己的状态估计值和协方差矩阵，状态更新方程为：
92、；
93、 ；
94、为节点在时刻的状态估计值；为节点在时刻的状态估计值；为邻居节点在时刻的状态估计值；为节点在时刻的协方差矩阵，为节点在时刻的协方差矩阵；为节点在时刻的卡尔曼增益，为节点的邻居节点集合，为邻居节点的观测值，为邻居节点的观测矩阵；为单位矩阵；
95、重复信息交互和状态更新，直到状态估计值收敛或达到设定的迭代次数。
96、进一步地，所述s8中，设计调节器和控制器的方法：
97、采用线性二次调节器（lqr），实现对电网的精准控制和优化运行，设计目标是最小化性能指标：
98、；
99、为最小化性能指标；为状态更新后的值；为的转置；为s67得到模糊控制量；为的转置；为状态权重矩阵，为控制权重矩阵；
100、通过求解方程：,得到最优的控制策略,其中，为系统矩阵，为输入矩阵，是一个与系统状态相关的矩阵变量，它通过与系统矩阵、输入矩阵以及其他相关矩阵或参数（和）相互作用，以满足方程所设定的条件，从而得到最优的控制策略。
101、综上所述，由于采用了上述技术方案，发明内容的有益技术效果是：
102、通过选择图论中的有向图来描绘电网拓扑结构，创建节点和边的集合，构建邻接矩阵和计算节点导纳矩阵，准确地描述了电网中各节点之间的连接关系和导纳特性，为后续的负荷模型建立、时间偏差发掘和控制策略制定提供了基础，产生了提高电网拓扑结构建模准确性的技术效果；
103、通过在不同节点上建立负荷模型，分析节点负荷特性、建立负荷模型函数和选择负荷预测模型，能够准确地反映负荷随时间和季节的变化规律，以及不同用户类型的负荷特性，产生了提高负荷模型准确性和适应性的技术效果，有助于更好地预测和管理电网负荷；
104、通过分布式时间偏差发掘算法设计，利用构建的电网结构和建立的负荷模型，计算出不同节点和线路在正常运行和异常情况下的时间偏差指标，能够及时发现电网中的异常情况，产生了提高电网运行稳定性和可靠性的技术效果，为偏差补偿控制策略的制定提供了依据；
105、通过偏差补偿控制策略制定，基于时间偏差制定相应的控制策略和约束条件，将偏差控制在允许范围内，确保了电网的频率、电压和功率平衡等关键指标保持稳定，保障了电网的安全可靠运行，产生了优化电网控制策略和提高电网稳定性的技术效果；
106、通过分布式协同控制策略，确定各节点之间的信息交互和协调关系，采用一致性算法使各节点的状态逐渐趋于一致，实现了协同控制，产生了提高电网协同控制能力和响应速度的技术效果；
107、通过实时优化与调整，根据负荷模型动态变化和偏差监测，动态调整控制策略的参数和权重，采用模糊逻辑控制算法根据实时数据自动调整控制策略，提高了电网对负荷变化和偏差的适应能力，产生了优化电网实时控制和提高电网运行效率的技术效果；
108、通过状态分布式估计器建立，利用之前步骤中所获取的数据，为每个节点或者区域建立状态估计器，采用分布式卡尔曼滤波状态估计方法，实现了对ace状态的分布式估计，产生了提高电网状态估计准确性和可靠性的技术效果，为调节器和控制器的设计提供了更准确的信息；
109、通过根据ace状态估计结果设计调节器和控制器，采用线性二次调节器（lqr），实现了对电网的精准控制和优化运行，产生了提高电网控制精度和优化运行效果的技术效果。
110、综上所述，本技术提高了电网控制的分布式协同能力，减少对集中式控制的依赖，降低通信延迟和信息拥堵的影响，提高控制的实时性和准确性。充分考虑异质调频机组的特性，实现各机组之间的优化协同，提高资源利用效率。增强电网对不确定性和干扰的适应性和鲁棒性，能够更好地应对负荷的快速变化和各种异常情况，确保电网的稳定运行。
1.一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s1中，利用节点和边的集合来构建电网拓扑结构模型的方法包括：
3.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s2中，在不同节点上建立负荷模型的方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s3中，计算出不同节点和线路在正常运行和异常情况下的时间偏差指标的步骤：
5.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s4中，
6.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s5中，确定各节点之间的信息交互和协调关系方法：
7.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s6中，动态调整控制策略的参数和权重的方法：
8.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s7中，为每个节点或者区域建立状态估计器的方法：
9.根据权利要求1所述的一种电力系统中异质调频机组分布式协同agc方法，其特征在于，所述s8中，设计调节器和控制器的方法为：
