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39600字硕士毕业论文模糊控制在电力系统电压稳定中的应用

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39600字
论点:电压,电力系统,稳定
论文概述:

本文从改善电力系统电压稳定性的角度出发,将模糊控制理论应用于电力系统FACTS元件和发电机励磁设备附件控制上,有针对性的提出通过增加无功补偿设备以及电力系统稳定器来改善系统的稳

论文正文:

第一章引言

1.1电压稳定的背景和意义
现代科学技术创造的大规模电力系统是人类社会发展的重要成就。它由三部分组成,即:发电、输电、变电、配电和利用的一级系统;确保电力系统有一个可靠、稳定、安全的管理体系;电力交易系统。电力系统占地面积大,局部故障往往对整个电网产生不利影响。一系列恶性反应将导致严重后果。在某些情况下,电力系统运行条件的变化将导致快速和不可控的电压降,并最终导致电压崩溃。近年来,中国电力工业发展迅速。由于东西方经济发展的差异,一些负荷中心远离电源,因此高压长距离输电势在必行。对于高压长距离输电系统,系统的稳定性往往起着非常重要的作用。高压输电网的互联使得电力系统的结构越来越复杂。长距离输电网络的增加和输电线路在高负荷条件下的运行,使得电网发生故障时容易发生大规模的输电,导致接收网络的功率损失。当系统有小扰动时,电流、电压和功率等运行参数可能会剧烈变化和振荡。随着经济的快速发展,电能消耗急剧增加,电力系统运行越来越接近系统极限,电压稳定性问题更加突出。如果系统电压不稳定不能在短时间内得到控制,很可能导致整个电网的电压失去稳定,甚至导致整个互联大电网断开,最终导致大规模停电,这必将给国民经济和人民生活带来巨大损失。
近年来,提高电力系统稳定性已成为电力系统运行中最受关注的问题之一。在我国,电压稳定问题尤为突出。如何在原有电路的基础上,保证电力系统的电压稳定,尽可能提高传输功率极限,是我们特别关心的问题。电力系统是典型的多维动态大系统,具有很强的动态性和时变性。所建立的模型往往具有一定的不确定性,因此控制这样一个系统极其困难。然而,正是由于问题的复杂性,先进的控制理论才能充分发挥其在这一领域的优势。随着大功率电力电子器件的出现和微型计算机的快速发展,以前由于条件不足而难以实现的先进控制方法可以应用于电力系统控制。在许多先进的控制理论中,智能控制是最引人注目的理论之一,它具有许多控制律师事务所所不具备的突出优势。近年来,自动控制发展的一个新方向是智能控制,即将传统控制理论与人工智能相结合,模拟人类智能来研究和解决复杂的控制问题。模糊控制是智能控制的一个非常重要的研究分支,已被广泛应用于各个领域,并不断取得新的成果。基于模糊控制理论的成熟和发展及其广泛成功的应用,电力系统模糊控制成为近年来的一个新的研究方向。过去,电力系统的许多问题,如运行、规划和控制,大多是用[1]分析法解决的。然而,对于大规模电力系统来说,在某些假设下,要推导出许多实际问题的数学解析公式并不容易。此外,电力系统是一个大型、复杂、分布广泛的系统,容易受到突发事件的影响。仅仅通过看似严格的数学解析公式很难有效地处理许多复杂和不确定的问题。此外,电力系统还存在一些矛盾的问题,如电力系统的经济性和安全性、最大供电负荷和最小发电成本等。传统的解决方法是用加权系数综合这些目标,而模糊集理论为解决电力系统中的许多问题提供了一种新的途径。近年来,模糊集理论应用于电力系统的相关文献大量增加,涉及电力系统规划、运行、负荷预测、状态评估、控制、故障诊断等多个领域。其中控制领域最多,显示了其在解决电力系统问题中的潜在作用。目前,基于模糊控制的智能控制理论在电力系统稳定控制方面取得了许多显著的成就。进一步研究和探讨模糊控制在电力系统中的应用,对提高系统电压稳定性具有重要意义。

1.2电压稳定性研究现状
电力系统稳定性问题可分为三个方面:角度稳定性、电压稳定性和频率稳定性。长期以来,经典的和现代的电力系统稳定性理论及其分析方法都集中在系统的角稳定性上,特别是在受到故障极大干扰或影响后的暂态特性上。20世纪70年代和80年代电力系统发生的一些事故不能用原有的分析方法令人满意地解释。这种事故的一个共同特征是,当系统受到干扰时,其频率和角度基本保持不变,而一些节点的电压继续下降且无法控制,导致大量负载损失或系统崩溃。这种事件被称为电压不稳定或电压崩溃[2]。电压崩溃事故的频繁发生引起了电力工作者的关注,推动了电压稳定控制的研究。1982年,美国EPRI输电团队在规划电力系统运行研究方向时,将电压不稳定性列为主要研究课题。IEEE和CIGRE也分别成立了专门的工作组进行讨论和研究,1987年,他们专门提出了一个预防电压不稳定的标准,用于规划和控制。自1990年以来,我国对电力系统电压稳定控制进行了研究,随着研究的深入,发表了大量论文。近20年来,国内外对电压稳定与控制的研究方兴未艾,几乎使电压稳定成为一个独立的研究领域。

第二章电压稳定性研究

2.1电压稳定性概述
虽然已经实施了很长时间,但仍然没有公认的严格定义。一些研究者认为电压稳定是电力系统在无功功率的支持下,将负荷点电压保持在允许范围内的能力。当负载的导纳继续增加并且负载功率增加时,如果电压和功率是可控的,则电压可以被认为是稳定的[30]。那么电压不稳定意味着当系统受到干扰或发生故障时,节点电压超过可接受的范围。一般来说,这意味着电压不受控制地下降。GIGRE在1993年提出,电力系统扰动后,相邻节点的负荷电压可以达到扰动均衡值,扰动状态在扰动稳定平衡点的吸引区域内,则认为系统是电压稳定的。相反,当负载的相邻节点的电压在受到干扰后不能保持在平衡点(低于可接受的电压极限),导致连续下降时,称为电力系统电压崩溃。电压崩溃通常发生在系统大面积、大规模电压降的过程中。当干扰发生时(有时伴随负载密集型情况),系统电压迅速下降。电源控制系统失去了对电压降的控制。电压下降有时需要几小时或几分钟,有时甚至需要几秒钟。持续的电压下降将导致一些电机[31]的转矩下降,当转矩下降到负载转矩以下时,电机将停止旋转,因此系统提供的电压将进一步降低,从而会发生连续停机的连锁反应,最终结果是受影响区域的大面积停电。

第3章基本模糊控制器设计……35-44
3.1精确模糊……35-40
3.1.1模糊控制器语言变量……35
3.1.2量化因子和比例因子的选择……35-36[/比尔/] 3.1.3语言变量……36-37 [/BR/] 3.1.4模糊子集……37-39
关于语言变量宇宙3.1.5模糊……39-40 [/BR/] 3.2定数模糊控制算法……40-42[/比尔/] 3.3模糊决策……42-43
3.4本章概述……43-44
第四章静止无功补偿器的模糊非线性控制研究……44-59
4.1控制系统概述……44-45
4.2受控对象的数学模型……45-48[/溴/] 4.3线性化……48-50
4.4控制器设计……50-56
4.4.1滑动模式开关表面设计……50-51
4.4.2模糊控制器的设计……51-56 [/BR/] 4.5系统模拟……56-58 [/BR/] 4.6本章概述……58-59
第5章模糊电力系统稳定器……59-70[/br/ ] 5.1控制系统的特性……59-60
5.2 FPSS控制算法分类……60-63
5.3量化因子调整……63-65
5.4控制器设计方法下的仿真分析……65-68[/溴/] 5.5小干扰……68-69
5.6本章概述……69-70

结论

随着电力工业的快速发展,人们越来越关注电力系统的电压稳定性。从静态稳定性的角度来看,电压不稳定是由系统无功功率不足引起的。本文分析和解释了在给定的电网中,随着节点负荷的增加,为了维持负荷的端电压,必须降低负荷的无功功率(增加功率因数)或增加无功功率的补偿,否则,节点电压将下降,达到一个极限点,超过该极限点就不能维持稳定的运行模式。从小扰动动态稳定性的角度考虑,低频振荡问题是危及电网安全运行的一个因素。它首先反映在功率和相角的变化上,这将导致励磁电压的大幅度波动,并且在严重的情况下将导致局部系统断开和电压崩溃。本文基于以上两点,将模糊控制理论应用于静止无功补偿器和静止无功补偿器的控制,完成了以下三项工作:
(1)建立了简单的单机无穷大母线系统模型,构建了具有静止无功补偿器的单机无穷大母线系统。为了便于分析和设计,采用反馈线性化方法对非线性模型进行线性化,设计了采用模糊滑模变结构控制方法的奇异值控制控制器。
(2)设计了基于单机无限总线模型的FPSS。其校正因子可以优化调整,使FPSS获得比传统PSS更好的性能。
(3)通过仿真分析了所设计的静止无功补偿器和FPSS对提高电压稳定性的影响。

参考
1周双禧、朱凌芝等。电力系统电压稳定及其控制。北京:中国电力出版社,2004: 1-26
2苏永春,程世杰等。电力系统电压稳定及其现状。电力自动化设备,2006。26(6):97-100
3韩框架巷。电力系统稳定性。北京:中国电力出版社。1995年:48-105
4王美懿。吴敬昌等。大型电网系统技术。北京:中国电力出版社。1995年:117-230
5芝加哥期货交易所38.02.10。http://sblunwen.com/dlxtlw/电压崩溃的标准和对策。移民和难民委员会:1995年
6移民和难民委员会工作组34.08。防止电压崩溃。中华人民共和国电力工业标准:1995年
7。电力系统安全和稳定性指南。北京:中国电力出版社。2001年:75-108
8 IEEE电力系统稳定性小组委员会特别出版物。电压稳定性评估、程序和指南。1999年:1002-1059
9北弗拉塔博,奥格内德尔,卡尔森。用灵敏度法计算输电系统的电压稳定条件。PWRS电气电子工程学报,2005,18(1): 1286-1293
10余宜欣,李国庆等。电力系统大电压稳定的基本理论和方法。电力系统自动化,1996,20(6): 61-65