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《华中科技大学》 2006年
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网络化控制系统在电力系统中的应用研究

何飞跃  
【摘要】: 现代大型电网的安全控制是一个没有很好解决的复杂问题,2003年的美加大停电便是例证,美国《技术评论》杂志因此将其列为九个开拓性的新兴科技领域之一。电力系统中现有的各种控制系统,如电网紧急控制、EMS/SCADA、无功电压控制、继电保护、综合自动化,各自相互独立,且大都采用点对点的专线通信方式,如果将基于网络的控制系统(NCS)技术引入电力系统,可望为解决大系统的安全控制问题提供一条崭新的途径。本文在国家自然科学基金重大项目子课题的资助下,以电力网络化控制为主题,对AGC、水电机组、TCSC系统的控制,网络性能对控制系统的影响以及电力系统信息综合传输网络的控制展开研究。 阐述了网络化控制系统的基本原理和构成,从理论上对网络化控制系统中的模型、节点驱动方式、延迟、资源调度进行了定性研究。运用网络演算理论给出了网络化控制系统的延迟上界。提出了将已有的实时调度算法运用于网络化控制系统中的思想。详细分析了电力系统实现网络化控制中的信息综合传输、通信时延对系统的影响、网络化控制系统的信息安全、多采样率和同步采样问题,并探讨了有效的解决方案。研究了网络性能对控制系统的影响,采用Truetime网络化控制仿真工具箱,选择励磁系统作为控制对象进行了仿真研究。对励磁系统网络化控制中的资源调度、节点驱动方式和通信网络的选择进行了研究。仿真分析验证了在资源调度方面,动态调度EDF算法可以有效保证网络化控制系统的性能,采用事件驱动方式可以有效避免网络化控制系统中的空采样和信息丢弃问题,在通信网络选择方面,采用高带宽和具有优先级机制的交换式以太网可以在信息综合传输网络中保证励磁系统网络化的控制性能。 提出了网络化AGC控制模式,运用时滞动力系统理论建立了网络化AGC控制系统的模型。对时滞动力系统中的时滞依赖性稳定性条件和时滞独立稳定条件进行了比较分析,针对时滞独立性稳定性条件保守性大、条件严格的弱点,从解决工程实际问题的角度,提出了基于时滞依赖性稳定条件的鲁棒控制器设计方法。通过两区域的网络化AGC控制系统仿真研究表明,根据时滞依赖性稳定条件设计的控制器具有较小的保守性和良好的控制效果。 研究了基于网络化控制系统的水电机组控制模式,探讨了其实现方法。建立了网络化控制系统延迟的乘性摄动模型,得出了基于μ综合控制理论的水电机组网络化鲁棒控制框架,求得了具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性的控制器。对水电机组的频率和负荷扰动仿真分析表明,μ综合控制器比H∞控制器和常规的PID控制器具有良好的控制效果。 提出了基于广域测量信号的TCSC网络化控制方案。为将包含通信延迟的TCSC网络化控制模型转化不含延迟的常规控制系统模型,本文采用了引入增广状态方程的方案,并根据工程实际的需要,采用离散滑模变结构控制的思想,进行了控制器的设计。针对滑模变结构中的抖振问题,采用了有效的解决方案。仿真分析表明滑模控制器的有效性。 在分析了现有IP QoS模型的基础上,针对电力系统信息业务的特点,提出了基于多协议标签交换(MPLS)的电力系统信息综合传输模式。对电力系统的信息特性进行了分析和建模,采用OPNET网络仿真工具对电力系统信息综合传输的仿真表明, MPLS+DiffServ网络比单纯的DiffServ网络更能有效地解决了电力系统信息综合传输中的拥塞问题,保证实时控制信息传输的时延和通信可靠性要求。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM76

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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10 赵雨斌;苗满香;陈宇;;基于CAN总线的楼宇智能监控报警系统研究与设计[J];安防科技;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 马长林;姜红;;网络化控制系统的转换控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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9 李文林;李巧萍;;可抑制抖振的滑动模态到达条件[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 夏利;刘阳迁;张君雅;任义;;基于簇的组播接收端分组算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 付文俊;矿井封闭火区救灾辅助决策系统研发[D];辽宁工程技术大学;2010年
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9 周子冠;电网多数据源在线诊断方法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
10 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张海清;基于嵌入式系统的CAN总线汽车组合仪表的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 余熠;基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计[D];安徽工程大学;2010年
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【同被引文献】
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10 戚军;江全元;曹一家;;采用时滞广域测量信号的区间低频振荡阻尼控制器设计[J];电工技术学报;2009年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张杰;永磁同步电机伺服系统矢量控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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10 李华雄;改进的神经网络逆软测量方法在电力系统控制中的应用[D];东南大学;2006年
【二级引证文献】
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1 姚伟;文劲宇;程时杰;蒋林;;考虑时滞影响的SVC广域附加阻尼控制器设计[J];电工技术学报;2012年03期
2 姚伟;文劲宇;程时杰;蒋林;;基于Matlab/Simulink的电力系统仿真工具箱的开发[J];电网技术;2012年06期
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【二级参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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3 王天堃;周黎辉;韩璞;徐大平;;网络化控制系统传输迟延与数据丢包综合补偿[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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7 马长林;姜红;;网络化控制系统的转换控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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1 记者 瞿凌云;最高端配置 里程碑式起点[N];长江日报;2008年
2 姚耀;大连专项资助科技成果转化[N];中国化工报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何飞跃;网络化控制系统在电力系统中的应用研究[D];华中科技大学;2006年
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3 袁智;离散网络化控制系统的建模与控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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5 白涛;网络化控制系统性能分析与调度优化[D];上海交通大学;2005年
6 詹习生;基于通信约束的网络化控制系统最优性能研究[D];华中科技大学;2012年
7 邬东晓;基于模型的网络化离散控制系统分析与综合[D];浙江大学;2010年
8 张碧陶;智能分数阶滑模控制及系统参数整定方法的研究[D];华南理工大学;2012年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨岚;永磁直线电机伺服系统时变滑模控制[D];沈阳工业大学;2011年
2 孙静;模糊滑模控制的研究[D];北京化工大学;2003年
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5 马丹;延时网络控制系统的滑模控制[D];沈阳工业大学;2004年
6 王翠红;自适应模糊滑模控制的设计与分析[D];西南交通大学;2005年
7 刘斐;冷凝器清洗机器人轨迹跟踪的滑模控制方法研究[D];长沙理工大学;2010年
8 谢祖林;模糊滑模控制在伺服系统中的应用研究[D];武汉理工大学;2006年
9 鞠建永;基于滑模控制的并联型有源电力滤波器研究[D];合肥工业大学;2002年
10 王祝炯;滑模变结构控制系统设计方法研究[D];浙江工业大学;2003年
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