【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ()式中：可代表系統(tǒng)處于某種狀態(tài)的概率指標(biāo)，如系統(tǒng)安全狀態(tài)概率指標(biāo)，系統(tǒng)緊急狀態(tài)概率指標(biāo)和系統(tǒng)極端緊急狀態(tài)概率指標(biāo)；相應(yīng)的表示t時(shí)刻系統(tǒng)處于該狀態(tài)的所有系統(tǒng)狀態(tài)的集合。（3）電量不足期望值指標(biāo) ()式中：S代表時(shí)間 t 內(nèi)可能出現(xiàn)的所有狀態(tài)的集合；表示該狀態(tài)下由于功率不平衡、線路過載或母線電壓越限導(dǎo)致的切負(fù)荷量，MW； 表示時(shí)間 t內(nèi)的電量不足期望值，MWh；該指標(biāo)有節(jié)點(diǎn)指標(biāo)和系統(tǒng)指標(biāo)之分。指標(biāo)(1)~(2)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和元件的可靠性水平，并可作為控制的約束條件，參與控制問題的在線求解；而(3)作為驗(yàn)證指標(biāo)，用于衡量可靠性變化所帶來的收益或損失，不必參與控制問題的在線求解。 短期運(yùn)行可靠性評(píng)估電力系統(tǒng)短期運(yùn)行可靠性評(píng)估包括4個(gè)主要部分：確定元件可靠性模型、選擇系統(tǒng)狀態(tài)、分析狀態(tài)后果及計(jì)算可靠性指標(biāo)。其中關(guān)鍵的兩個(gè)步驟是系統(tǒng)狀態(tài)篩選與狀態(tài)分析。短期運(yùn)行可靠性評(píng)估的狀態(tài)選擇采用系統(tǒng)狀態(tài)快速排序技術(shù)。該方法能按狀態(tài)概率的大小順序排列出待分析的系統(tǒng)狀態(tài)，并使電量不足期望值指標(biāo)滿足給定的誤差要求。系統(tǒng)狀態(tài)后果分析采用動(dòng)態(tài)潮流分析方法，潮流分析的結(jié)果來判斷并累計(jì)所定義的運(yùn)行可靠性指標(biāo)式(1)~(2)，以基于直流潮流的優(yōu)化方法計(jì)算切負(fù)荷量，從而累計(jì)指標(biāo)式(3)。 。 短期運(yùn)行可靠性評(píng)估算法流程圖 運(yùn)行可靠性模型運(yùn)行可靠性在線控制是電力系統(tǒng)在線控制的核心部分，為適應(yīng)大系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制要求，需要在保證計(jì)算結(jié)果滿足一定精度的前提下，盡量提高計(jì)算的速度。因此本文的控制模型中不考慮無功和電壓約束條件。運(yùn)行可靠性控制的數(shù)學(xué)模型可表示如下：（1）控制變量 控制變量包括發(fā)電機(jī)有功出力和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的切負(fù)荷值。（2）目標(biāo)函數(shù) 考慮到控制的經(jīng)濟(jì)性，以調(diào)整量最小作為目標(biāo)函數(shù)： ()式中： 為節(jié)點(diǎn) i 的發(fā)電機(jī)有功出力改變量； 為節(jié)點(diǎn)j的切負(fù)荷量； 為所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的集合；為所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的集合；和為權(quán)重系數(shù)，可分別取為發(fā)電機(jī)微增費(fèi)用和單位負(fù)荷損失費(fèi)用，一般情況下切負(fù)荷導(dǎo)致的損失遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)調(diào)整的費(fèi)用，因此系數(shù)會(huì)遠(yuǎn)大于。（3）約束條件 控制變量約束中發(fā)電機(jī)有功出力約束為： ()節(jié)點(diǎn)電壓值約束為 ()式中：和分別為節(jié)點(diǎn) i 的發(fā)電機(jī)有功出力的下限值和上限值；為節(jié)點(diǎn)j 的電壓額定值；為節(jié)點(diǎn)j的有功負(fù)荷。為保證控制后系統(tǒng)的系統(tǒng)安全狀態(tài)概率指標(biāo)達(dá)到指定的水平，給定以下約束： ()式中為指定的系統(tǒng)安全狀態(tài)概率。由運(yùn)行可靠性評(píng)估算法可知， 系統(tǒng)指標(biāo)給出了全系統(tǒng)處于安全狀態(tài)的概率。因此在滿足式()的前提下，運(yùn)行狀態(tài)量指標(biāo)式()不會(huì)小于 ，因此一般情況下給定該約束即可。當(dāng)然如果對(duì)特定的狀態(tài)量有更高的可靠性要求，那么可在模型中加入需要的約束，如線路潮流安全概率指標(biāo)約束： ()系統(tǒng)頻率安全概率指標(biāo)約束： ()式中：和為給定的可靠性指標(biāo)下限；為所有線路的集合。3 基于改進(jìn)粒子群整定PID控制系數(shù)的算法實(shí)現(xiàn)由于比例積分微分控制（Proportional Integral Differential，簡(jiǎn)稱PID）原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，是歷史最久、應(yīng)用最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的控制器。PID控制算法在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的使用占有很大比例，是工程實(shí)踐主要的控制算法[6]。 常規(guī)PID控制 PID控制基本原理PID控制系統(tǒng)之所以能被廣泛應(yīng)用和發(fā)展，根本原因在于這種控制系統(tǒng)滿足實(shí)際被控制系統(tǒng)的應(yīng)用需求，同時(shí)還具備應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的條件。PID控制的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)調(diào)試方便，用一般電子線路、電氣機(jī)械裝置就能很容易實(shí)現(xiàn)，相比其他復(fù)雜控制方法具有容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。特別是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入控制領(lǐng)域以來，用數(shù)字計(jì)算機(jī)取代模擬計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，不僅可以用軟件編碼實(shí)現(xiàn)PID控制算法，而且可以利用計(jì)算機(jī)的可編程邏輯功能，使PID控制算法更加靈活。，系統(tǒng)主要由PID控制器和被控對(duì)象組成，作為一種線性控制器，它根據(jù)設(shè)定值為r(t)和實(shí)際輸出值y(t)產(chǎn)生系統(tǒng)偏差e(t)，偏差按比例、積分和微分運(yùn)算通過線性組合構(gòu)成控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。 PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)根據(jù)輸入設(shè)定值r(t)和實(shí)際輸出值y(t)的比較構(gòu)成控制器的偏差e(t)，可描述為： ()將偏差進(jìn)行計(jì)算產(chǎn)生的比例（Pproportional）、積分（Iintegral）、微分（Ddifferential），通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器，其控制規(guī)律為： ()在上式中，KP是比例系數(shù)，KI是積分常數(shù)，KD是微分常數(shù)[7]。其作用分別如下：（1）比例環(huán)節(jié)參數(shù)KP的引入是為了及時(shí)地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例環(huán)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，使系統(tǒng)偏差快速向減小的趨勢(shì)產(chǎn)生變化。（2）積分環(huán)節(jié)的參數(shù)KI主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，以保證實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定值的無靜差跟蹤。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)KI，KI越大積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。（3）微分環(huán)節(jié)的參數(shù)KD能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。由于控制參數(shù)在系統(tǒng)控制過程中的相互影響關(guān)系，所以PID控制系統(tǒng)中的參數(shù)整定是系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的重要保障，是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。在控制系統(tǒng)中為了達(dá)到滿意的控制品質(zhì)，對(duì)參數(shù)的整定就顯的尤為重要。 PID控制器參數(shù)整定方法PID參數(shù)整定就是對(duì)PID參數(shù)KP、KI、KD進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，使控制系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到滿意的控制品質(zhì)。參數(shù)整定結(jié)果直接關(guān)系到系統(tǒng)的控制品質(zhì)，作為反映PID參數(shù)整定效果的性能指標(biāo)必須能綜合反映系統(tǒng)的控制質(zhì)量，而且便于分析計(jì)算。PID參數(shù)的整定方法一般歸納為理論整定方法和工程整定方法。理論計(jì)算法是根據(jù)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算方法直接求得，由于數(shù)學(xué)模型與實(shí)際的系統(tǒng)存在差別，因此整定效果不是很理想；工程整定法有一些是基于對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線，一些則是直接在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行，此類方法較為實(shí)用，但它是基于經(jīng)驗(yàn)的近似方法。近年來，智能控制無論是理論上還是應(yīng)用技術(shù)上均得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，研究人員和工程師們把智能控制與常規(guī)PID控制相結(jié)合，形成了許多形式的智能PID控制器。智能PID控制器吸收了智能控制與常規(guī)PID控制兩者的優(yōu)點(diǎn)。首先，它具備自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織的能力，能夠自動(dòng)辨識(shí)被控過程參數(shù)、自動(dòng)整定控制參數(shù)、能夠適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化；其次，它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、為現(xiàn)場(chǎng)工程設(shè)計(jì)人員所熟悉等特點(diǎn)。智能算法在線獲得誤差、誤差變化率、控制量和系統(tǒng)輸出量等信息，進(jìn)行處理后在線實(shí)時(shí)修正PID控制的三個(gè)參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到較優(yōu)的控制性能。智能PID控制器包括專家式智能PID控制器、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器、基于遺傳算法的PID控制器、基于粒子群算法的PID控制器等多種類型。智能PID控制已成為眾多過程控制的一種較理想的控制裝置。但是為了克服各種優(yōu)化算法的缺陷，采用一種融合遺傳操作因子且慣性因子非線性遞減的改進(jìn)粒子群算法（GAPOS）。 基本粒子群優(yōu)化算法 粒子群算法的原理粒子群優(yōu)化算法是一種集群優(yōu)化算法，它是受鳥群群體運(yùn)動(dòng)行為方式啟發(fā)而提出的一種具有代表性的智能方法。研究者發(fā)現(xiàn)鳥群在飛行過程中經(jīng)常會(huì)突然改變方向、散開、聚集，其行為通常不可預(yù)測(cè)，但其整體總能保持一致性，個(gè)體與個(gè)體間也保持著最適宜的距離。通過對(duì)類似生物群體的行為的研究，發(fā)現(xiàn)生物群體中存在著一種社會(huì)信息共享機(jī)制，它為群體的進(jìn)化提供了一種優(yōu)勢(shì)，這也是PSO算法形成的基礎(chǔ)[10]。在PSO中，每一個(gè)粒子的位置代表問題的一個(gè)潛在解，有自己的位置和速度，并在初始化時(shí)產(chǎn)生隨機(jī)解，每個(gè)優(yōu)化問題的潛在解都是搜索空間中的一只鳥，稱之為“粒子”。在整個(gè)尋優(yōu)搜索過程中，所有粒子的適應(yīng)值（Fitness）取決于所選擇的優(yōu)化函數(shù)的值，并且每個(gè)粒子都具有以下幾類信息：粒子當(dāng)前所處位置；粒子當(dāng)前飛行速度；到目前為止粒子本身所發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)位置（Pi），可視為粒子的自身飛行經(jīng)驗(yàn)，也就是粒子本身所找到的最優(yōu)解，這個(gè)解稱為個(gè)體極值；到目前為止整個(gè)種群中所有粒子發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)位置Pg中的最優(yōu)值，這可視為粒子群的同伴共享飛行經(jīng)驗(yàn)，Pg稱為全局極值。于是，各粒子的運(yùn)動(dòng)速度受到自身和群體的歷史運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息影響，并以自身和群體的歷史最優(yōu)位置來對(duì)粒子當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度加以影響，很好的協(xié)調(diào)了粒子自身運(yùn)動(dòng)和群體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。在迭代過程中，每一個(gè)粒子跟隨代表最優(yōu)解的個(gè)體在解空間中進(jìn)行搜索。粒子群算法需調(diào)整的參數(shù)較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，收斂速度快，在迭代進(jìn)化過程中只有最優(yōu)的粒子把信息傳遞給其他粒子，屬于單向信息流動(dòng)；采用實(shí)數(shù)編碼，問題解的變量數(shù)直接作為粒子的維數(shù)