一種agc功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于改進(jìn)TOPSIS-Q的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，其步驟為：(1)確定狀態(tài)離散集和動(dòng)作離散集；(2)對(duì)各個(gè)狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)以及狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣進(jìn)行初始化；(3)采集當(dāng)前控制周期區(qū)域電網(wǎng)各機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出有功功率；(4)獲得各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的立即獎(jiǎng)勵(lì)值；(5)更新各優(yōu)化目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)；(6)采用極差變換法對(duì)狀態(tài)-動(dòng)作值矩陣進(jìn)行歸一化處理，求解出各個(gè)最優(yōu)權(quán)重系數(shù)；(7)求解出當(dāng)前狀態(tài)下的貪婪動(dòng)作，更新?tīng)顟B(tài)-動(dòng)作概率矩陣；(8)根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣選擇動(dòng)作，并在下一個(gè)控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟(3)。本發(fā)明多目標(biāo)優(yōu)化方法結(jié)合了改進(jìn)TOPSIS多目標(biāo)決策方法，能滿足實(shí)時(shí)性要求很高的AGC閉環(huán)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化需求。
【專利說(shuō)明】—種AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及基于改進(jìn)TOPSIS-Q的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，該方法適用于AGC功率的動(dòng)態(tài)多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配。
【背景技術(shù)】
[0002]AGC (Automatic Generat1n Control)控制器為電網(wǎng)調(diào)度中心的重要控制系統(tǒng)之一，其主要任務(wù)是通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整AGC機(jī)組的發(fā)電功率來(lái)應(yīng)對(duì)隨機(jī)的負(fù)荷擾動(dòng)，使得互聯(lián)電網(wǎng)頻率和聯(lián)絡(luò)線交換功率保持在額定值。當(dāng)AGC控制器根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷擾動(dòng)得到一個(gè)總發(fā)電功率指令后，如何將總發(fā)電功率指令實(shí)時(shí)最優(yōu)分配到各臺(tái)AGC機(jī)組就成為一個(gè)研究難點(diǎn)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于AGC機(jī)組功率指令分配的研究還較少。在工程應(yīng)用上，調(diào)度人員往往根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)或機(jī)組的可調(diào)容量、調(diào)節(jié)速率等某一特性來(lái)進(jìn)行AGC功率分配，并沒(méi)有考慮到各機(jī)組間的其它非線性約束，難以滿足復(fù)雜工況下的CPS(Contix)I PerformanceStandard)性能要求。劉斌，王克英，余濤，等在《PS0算法在互聯(lián)電網(wǎng)CPS功率調(diào)節(jié)中的應(yīng)用研究》(電力系統(tǒng)保護(hù)與控制)中采用了 PSO算法進(jìn)行AGC功率分配，有效解決了 CPS指令的最優(yōu)分配問(wèn)題。針對(duì)AGC功率最優(yōu)分配的幾個(gè)難點(diǎn)，余濤等學(xué)者采用了具有很好隨機(jī)優(yōu)化能力的強(qiáng)化學(xué)習(xí)Q方法開(kāi)展了系列研究。在Q算法迭代更新中引入了資格跡，有效解決了火電機(jī)組大時(shí)延問(wèn)題，還對(duì)AGC機(jī)組進(jìn)行聚類分層，有效避免了功率分配的維數(shù)災(zāi)難問(wèn)題。然而，上述方法都只是針對(duì)某一個(gè)控制目標(biāo)，或在Q算法的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)采用線性加權(quán)的方式進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，并沒(méi)有考慮各個(gè)目標(biāo)之間量綱的差異，同時(shí)采用了較為主觀的固定目標(biāo)權(quán)重系數(shù)，從而難以滿足AGC機(jī)組功率分配的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)隨機(jī)優(yōu)化需要。
[0004]在進(jìn)行多目標(biāo)決策時(shí)，常用的方法有線性加權(quán)和法、TOPSIS法、目標(biāo)規(guī)劃法、交互式法等，這些方法都需要確定各目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，一般采用主觀賦權(quán)法或客觀賦權(quán)法。相比主觀賦權(quán)法，客觀賦權(quán)法得到的權(quán)值系數(shù)更加恰當(dāng)、合理，但其計(jì)算方法大多比較繁瑣，難以滿足快速多目標(biāo)決策的需求，尤其是在秒級(jí)時(shí)間尺度的AGC系統(tǒng)應(yīng)用中。
[0005]改進(jìn)TOPSIS法是一種簡(jiǎn)便快速的多目標(biāo)決策方法，能夠利用決策矩陣的?目息，客觀地賦以各目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，并以各方案到理想點(diǎn)距離的加權(quán)平均和作為綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為更好解決Q學(xué)習(xí)算法的快速多目標(biāo)決策問(wèn)題，本發(fā)明方法以不同的Q值矩陣代表各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，然后利用改進(jìn)TOPSIS法進(jìn)行多目標(biāo)決策，更好滿足了實(shí)時(shí)性要求很高的AGC閉環(huán)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于改進(jìn)TOPSIS-Q的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，該方法以不同的Q值矩陣代表各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，然后利用改進(jìn)TOPSIS法進(jìn)行多目標(biāo)決策，能更好的適應(yīng)AGC功率指令動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)多目標(biāo)分配，具有更好的優(yōu)化結(jié)果。
[0007] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于改進(jìn)TOPSIS-Q的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，包括以下步驟:
[0008](I)確定狀態(tài)離散集S和動(dòng)作離散集A ；
[0009](2)對(duì)各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)以及狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣進(jìn)行初始化；
[0010](3)采集當(dāng)前控制周期區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括各機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出有功功率，并計(jì)算出各機(jī)組的功率偏差值；
[0011](4)由當(dāng)前狀態(tài)sk，獲得各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的立即獎(jiǎng)勵(lì)值Rm(sk，sk+1，ak)；
[0012](5)根據(jù)當(dāng)前控制周期各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的立即獎(jiǎng)勵(lì)值更新當(dāng)前控制周期下各目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)；
[0013](6)采用極差變換法對(duì)當(dāng)前狀態(tài)下各個(gè)目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值矩陣進(jìn)行歸一化處理，求解出各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)到理想點(diǎn)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)；
[0014](7)求解出當(dāng)前狀態(tài)下的貪婪動(dòng)作，更新?tīng)顟B(tài)-動(dòng)作概率矩陣；
[0015](8)根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣選擇算法動(dòng)作，根據(jù)選擇的動(dòng)作得到各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)節(jié)因子，并在下一個(gè)控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟(3)。
[0016]本發(fā)明的步驟(I)中，離散集S為功率物理量，其為事先確定，不需要采集；離散集A為調(diào)節(jié)因子(調(diào)節(jié)比例)物理量，其為事先確定，不需要采集。
[0017]本發(fā)明的步驟(2)中，初始化時(shí)，所有狀態(tài)動(dòng)作概率相等，均為I/η,其中η為動(dòng)作個(gè)數(shù)。
[0018]本發(fā)明的步驟(3)中，實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括各機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出有功功率。
[0019]本發(fā)明的步驟(4)中，立即獎(jiǎng)勵(lì)值是算法中的一個(gè)環(huán)節(jié)，其物理意義是對(duì)上次狀態(tài)Sk執(zhí)行動(dòng)作ak的評(píng)價(jià)，動(dòng)作如果較優(yōu)，獎(jiǎng)勵(lì)值就越高。
[0020]本發(fā)明的步驟(7)中，貪婪動(dòng)作的物理意義就是當(dāng)前狀態(tài)下對(duì)應(yīng)值函數(shù)最大的動(dòng)作，即當(dāng)前狀態(tài)最優(yōu)解。
[0021]本發(fā)明的步驟(8)中，算法動(dòng)作就是優(yōu)化的變量，即各調(diào)節(jié)因子組合；各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)節(jié)因子，就相當(dāng)于各個(gè)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷擾動(dòng)比重，用來(lái)將AGC得到的總功率分配到各個(gè)機(jī)組的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(I)中的狀態(tài)離散集S是根據(jù)自動(dòng)發(fā)電控制總功率指令進(jìn)行范圍劃分確定的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(I)中的動(dòng)作離散集A是由若干個(gè)調(diào)節(jié)因子組合構(gòu)成的。
[0024]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(2)中的各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)初始化為零。
[0025]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(2)中的狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣初始化時(shí)各狀態(tài)下的每個(gè)動(dòng)作概率相等。
[0026]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(3)中的各機(jī)組當(dāng)前控制周期下的功率偏差
值 Δ Perror-1 ⑵為:
[0027]Δ Perror-1 (k) = Δ PGi (k) - Δ Porder_i (k-1), i = I, 2,..., η ；
[0028]其中APei(k)為當(dāng)前控制周期k下的實(shí)時(shí)輸出有功功率值，APordert (k-Ι)為上一控制周期下機(jī)組i的有功指令值，η為機(jī)組的總數(shù)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(4)中的立即獎(jiǎng)勵(lì)值Rm(sk，sk+1，ak)是根據(jù)第m個(gè)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
[0030]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實(shí)施方式】，步驟(5)中的各目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)0:的迭代更新公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)確定狀態(tài)離散集S和動(dòng)作離散集A，其中狀態(tài)離散集S為功率，動(dòng)作離散集A為調(diào)節(jié)因子； (2)對(duì)各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值函數(shù)以及狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣進(jìn)行初始化； (3)采集當(dāng)前控制周期區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括各機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出有功功率，并計(jì)算出各機(jī)組的功率偏差值； (4)由當(dāng)前狀態(tài)sk，獲得各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的立即獎(jiǎng)勵(lì)值Rm(sk，sk+1，ak)； (5)根據(jù)當(dāng)前控制周期各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的立即獎(jiǎng)勵(lì)值更新當(dāng)前控制周期下各目標(biāo)的狀態(tài)_動(dòng)作值函數(shù)； (6)采用極差變換法對(duì)當(dāng)前狀態(tài)下各個(gè)目標(biāo)的狀態(tài)-動(dòng)作值矩陣進(jìn)行歸一化處理，求解出各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)到理想點(diǎn)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)； (7)求解出當(dāng)前狀態(tài)下的貪婪動(dòng)作，更新?tīng)顟B(tài)-動(dòng)作概率矩陣； (8)根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣選擇算法動(dòng)作，根據(jù)選擇的動(dòng)作得到各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)節(jié)因子，并在下一個(gè)控制周期到來(lái)時(shí)，返回步驟(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，其特征在于，所述步驟(I)中確定的狀態(tài)離散集S是根據(jù)自動(dòng)發(fā)電控制總功率指令進(jìn)行范圍劃分確定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，其特征在于，所述步驟(1)中確定的動(dòng)作離散集A是由若干個(gè)調(diào)節(jié)因子組合構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，其特征在于，所述步驟(2)中狀態(tài)-動(dòng)作概率矩陣初始化時(shí)各狀態(tài)下的每個(gè)動(dòng)作概率相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AGC功率多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化分配方法，其特征在于，所述步驟(4)中立即獎(jiǎng)勵(lì)值Rm(sk，sk+1，ak)是根據(jù)第m個(gè)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104037761SQ201410295167
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】吳爭(zhēng)榮, 許愛(ài)東, 郭曉斌, 楊航, 陳華軍, 吳清, 黃松, 余濤, 張孝順 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 海南電網(wǎng)公司, 華南理工大學(xué)