基于MATLAB的分散式模型预测控制（MPC）电力系统负荷频率自动调节系统

资 源 简 介

本项目使用MATLAB设计分散式MPC控制器，实现电力系统各区域负荷频率自动调节。系统通过独立的区域控制器协同工作，有效抑制负荷波动引起的频率偏差，提升电网稳定性。

详 情 说 明

基于分散式模型预测控制（MPC）的电力系统负荷频率自动调节系统

项目介绍

本项目设计并实现了一个分散式模型预测控制（MPC）系统，专门用于电力系统的负荷频率调节。系统核心在于通过部署在各区域子系统的独立MPC控制器，协同维持整个电网的频率稳定，有效抑制因负荷随机波动引发的频率偏差。每个区域控制器主要依据本地测量信息进行决策，并通过有限的通信交互实现全局频率稳定与区域间的负荷平衡。该系统能够处理实际电力系统中的多种复杂约束，包括发电机出力限制、爬坡率限制以及区域间联络线功率约束，显著提升了系统的动态响应性能与控制鲁棒性。

功能特性

• 分散式控制架构：各区域拥有独立的MPC控制器，降低了对中央控制器的依赖，提高了系统的可靠性和可扩展性。
• 本地测量为主：控制器主要利用本地的频率偏差、负荷变化、发电机出力和联络线功率等信息进行计算，减少通信负担。
• 约束处理能力：内嵌优化算法能够有效处理发电机组的出力上下限、爬坡率以及联络线功率传输等物理约束。
• 协同频率稳定：通过区域间的有限信息交互，实现多区域电力系统的全局频率稳定和负荷平衡。
• 综合性能评估：系统输出包括功率调节指令、频率响应曲线、区域控制偏差（ACE）收敛状态及多项控制系统性能指标。

使用方法

1. 配置系统参数：根据目标电力系统的实际情况，设置各区域的发电机参数（惯性时间常数、调速器参数等）、运行约束（出力上下限、爬坡率）及网络拓扑参数。
2. 输入运行数据：导入或设置仿真所需的实时数据，包括各区域发电机组的初始出力、负荷波动序列、初始频率偏差以及联络线功率交换数据。
3. 启动仿真：运行主程序，开始分散式MPC控制系统的闭环仿真。系统将模拟负荷扰动下的动态过程。
4. 查看结果：仿真结束后，系统将自动生成并展示关键输出结果，如发电机功率调节指令、系统频率动态响应、ACE指标变化等，并计算性能指标以供分析。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB (推荐 R2018a 或更高版本)
• 必要工具包：MATLAB Optimization Toolbox, Control System Toolbox
• 硬件建议：至少4GB内存，用于处理较大规模的电力系统模型。

文件说明

主程序文件集成了项目的核心仿真流程。其主要功能包括：初始化多区域电力系统的动态模型参数与运行约束，构建分散式模型预测控制器的优化问题，模拟负荷波动等外部扰动，执行闭环控制仿真以计算各发电机组的功率调节指令，并最终绘制系统频率响应、区域控制偏差等关键曲线图，同时计算并输出调节时间、超调量等控制系统性能指标，完成对整个调节系统效果的评估。