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电力系统广域模糊阻尼控制研究

孙琳  
【摘要】:电力系统规模的不断扩大使得大电网区域间低频振荡成为电力系统稳定的重要问题。传统的采用本地信号作为输入的电力系统稳定器不能很好地解决这种问题。广域测量系统可以提供广域反馈信号用于励磁控制,增强多机系统的阻尼,从而抑制区域间低频振荡。广域信号不可避免地存在通信时滞,时滞会降低控制效果。模糊控制是一种不需要建立复杂数学模型的非线性控制方法,其鲁棒性和适应性较好。因此,利用模糊控制技术补偿广域信号的时滞,对增强电力系统的阻尼,提高电力系统稳定性具有重要的意义。本文将广域信号作为附加稳定信号用于发电机励磁控制,应用模糊控制技术补偿通信时滞。基于模糊控制技术设计了三种广域阻尼控制器:Mamdani型、模糊自适应PID和T-S型广域阻尼控制器。模糊控制规则是设计模糊控制器的核心,以往的规则大都根据专家经验确定,文中在设计Mamdani型模糊控制器时介绍了一种确定模糊规则的方法,所设计的控制器性能良好。提出了模糊自适应PID广域阻尼控制器设计方法。运用PID补偿广域信号时滞,利用模糊推理系统改变PID增益,达到自适应变增益的目的。提出了采用云模型和T-S型模糊系统的广域阻尼控制器。用T-S模糊推理系统补偿广域信号时滞,用云模型确定T-S推理系统的权值。T-S模糊推理系统和云模型相结合,能够增强控制系统的鲁棒性。数字仿真结果表明,本文提出的这2种控制器能很好的补偿通信时滞,增强互联系统的阻尼,抑制低频振荡,提高电力系统的稳定性。电力系统半实物实时仿真技术既可以模拟电网实时运行特性,又能解决真实系统测试中环境制约的难题,测试结果接近实际情况。RT-LAB在大型电网高精度实时仿真方面有明显的优点,能够精确模拟目前电力系统中的各种电磁暂态过程。本文用RT-LAB实时仿真平台进行广域阻尼控制器硬件在环仿真实验。4机2区域电力系统用RT-LAB仿真软件实现实时仿真,以DSP为核心的硬件和软件系统实现“基于模糊自适应PID的广域阻尼控制”和“T-S型广域阻尼控制”功能。RT-LAB实时仿真平台与DSP为核心的广域阻尼控制器构成硬件在环仿真系统,这种硬件在环半实物仿真实验结果验证了理论分析的正确性和可行性以及广域阻尼控制器应用的有效性。


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