基于模糊模型的電力系統(tǒng)廣域網(wǎng)絡(luò)化控制分析與設(shè)計.pdf

1、近些年，隨著電網(wǎng)的互聯(lián)使得電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然增加了電力系統(tǒng)的容量，實現(xiàn)了能源的合理調(diào)配，但是也導(dǎo)致了低頻振蕩的發(fā)生。持續(xù)的低頻振蕩給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)，而在低頻振蕩中，區(qū)間模式低頻振蕩影響的范圍更廣，更難以消除。廣域測量系統(tǒng)(Wide-area Measurement System，WAMS)采集遠(yuǎn)方與低頻振蕩相關(guān)的信息，并通過WAMS的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制器，以此設(shè)計的廣域阻尼控制器（Wide-area Damping C

2、ontroller，WADC）可以有效地抑制低頻振蕩。信息在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸時不可避免地存在時延、丟包等通信約束，在此背景下，將網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control System，NCS)的方法與電力系統(tǒng)廣域控制結(jié)合，具有一定的研究價值和實際意義。為此，本文做了以下工作:
　　(1)介紹了基于WAMS的電力系統(tǒng)廣域控制的背景和意義。描述了WAMS的硬件架構(gòu)，分析了WAMS中通信時延的組成，并總結(jié)了電力系統(tǒng)廣域控制中對WA

3、MS的時延的一般處理方法;此外，還分析了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)廣域控制中的研究現(xiàn)狀。
　　(2)考慮WAMS中存在固定和隨機時延的情況，設(shè)計了基于Mamdani模糊模型的具有時延補償?shù)哪：壿嫃V域阻尼控制器(Fuzzy Logic Wide-area DampingController with Delay Compensation，F(xiàn)LWADC-DC)。首先，在不考慮時延的情況下，詳細(xì)分析了模糊邏輯廣域阻尼控制器(FLWADC)

4、的設(shè)計和簡化過程;其次，為了應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中存在的時延，將通信時延作為FLWADC的輸入，重新設(shè)計了FLWADC-DC;最后，使用MATLAB/SimPowerSystem和近似網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的TrueTime工具箱，以4機2區(qū)域測試系統(tǒng)為實例，對所設(shè)計的FLWADC-DC進(jìn)行了數(shù)值驗證。
　　(3)研究了電力系統(tǒng)Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模的方法，以單機無窮大系統(tǒng)作為實際對象，研究了T-S模糊建模的方法。在建立T-S模糊模型

5、的過程中，首先借助直接反饋線性化的思想，將動態(tài)方程中的非線性項轉(zhuǎn)換到含有控制量的一個非線性項中，然后借助T-S模糊建模的方法來等價動態(tài)微分方程中的線性無關(guān)函數(shù)，從而完成單機無窮大系統(tǒng)的T-S模糊建模。
　　(4)考慮WAMS的通信網(wǎng)絡(luò)中存在隨機時延和丟包，以及系統(tǒng)運行過程中存在環(huán)境噪聲的情況，設(shè)計了基于T-S模糊模型的T-S模糊控制器。首先，將存在環(huán)境噪聲的電力系統(tǒng)的連續(xù)時間T-S模糊模型進(jìn)行離散化，考慮網(wǎng)絡(luò)中存在數(shù)據(jù)丟包的情況，

6、將系統(tǒng)建模為異步動態(tài)系統(tǒng);然后，運用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理與魯棒H∞控制理論，給出系統(tǒng)魯棒指數(shù)穩(wěn)定的充分條件，并利用線性矩陣不等式(Linear Matrix Inequality，LMI)的方法求解控制器參數(shù)，用并行分布補償(ParallelDistributed Compensation，PDC)的方法對這些控制器參數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和得到總的T-S模糊反饋控制器;最后，使用MATLAB/SimPowerSystem和近似網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的True