基于仿人智能控制理論的UPFC智能控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的重要組成部分。它具有能夠同時控制線路上潮流及接入點母線電壓的特點，是FACTS家族中最具有吸引力的元件之一。UPFC概念出現(xiàn)十余年來，一直得到了電力系統(tǒng)運行與控制領(lǐng)域?qū)＜业膹V泛關(guān)注，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制策略和設(shè)備制造等方面曾進行了較為深入的研究。 在關(guān)于UPFC控制方式的研究中，常用控制策略(如PI控制、線性最優(yōu)控制)將電力系統(tǒng)的量測信息(如母線電壓和線路上的有功功率、無功

2、功率等)直接作為控制系統(tǒng)的反饋，從而將電力系統(tǒng)的非線性和強耦合特性引入到UPFC控制系統(tǒng)。而智能預(yù)估控制方法雖然意識到了這一問題，卻未能提出簡潔的解決方案。 本論文將智能控制領(lǐng)域的重要分支——仿人智能控制(HSIC)引入到UPFC的控制中。在對比仿人智能控制理論的分層遞階結(jié)構(gòu)與電力系統(tǒng)自動化的分層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，指出二者具有極其相似之處，存在緊密的類似于理論與實踐之間相互的促進關(guān)系，進而提出了基于HSIC的UPFC智能控制系統(tǒng)結(jié)

3、構(gòu)。它將整個系統(tǒng)劃分為兩個相對獨立的子系統(tǒng)：非線性系統(tǒng)和線性隨動系統(tǒng)，用以解決通常UPFC控制方法將非線性和強耦合特點引入控制器中，造成的解耦困難、控制范圍縮小等問題。 根據(jù)HSIC理論多模態(tài)控制的特點以及針對控制對象進行控制策略設(shè)計的基本方法，論文在分析UPFC直流側(cè)電容電壓動態(tài)過程以及UPFC常規(guī)控制策略對直流側(cè)電容電壓控制的共同特點的基礎(chǔ)上，確定了UPFC直流側(cè)電容電壓強控制的概念，相應(yīng)地提出了UPFC直流側(cè)電容電壓弱控制

4、策略。該策略利用了直流側(cè)電容能夠在干擾過程中，吸收或釋放系統(tǒng)中部分的多余或不足的能量，從而有利于穩(wěn)定系統(tǒng)的主要控制目標(biāo)，如線路潮流和母線電壓。論文給出了直流側(cè)電壓弱控制策略一個具體的實現(xiàn)方案，通過對系統(tǒng)發(fā)生三相對稱短路以及調(diào)度計劃發(fā)生變化的情況，運用UPFC直流側(cè)電容電壓弱控制策略對系統(tǒng)進行仿真，并與線性最優(yōu)控制方案進行了對比分析。 仿人智能控制的多模態(tài)結(jié)構(gòu)為增強低層次控制器的智能性提供了較大的發(fā)展空間，使控制器從整體上更接近人

5、的智能行為。本文在低層次智能的實現(xiàn)上，運用仿人智能控制的基本研究方法和手段，提出了基于HSIC思想的NPID控制器的設(shè)計原理，給出了比例-積分-微分三個分量改進的基本方法；給出了依據(jù)仿人智能控制原理設(shè)計NPID的兩個實例，通過仿真實例驗證了其有效性，并運用于UPFC智能控制系統(tǒng)低層的運行控制級。 在UPFC直流側(cè)電容電壓弱控制策略的基礎(chǔ)上，依據(jù)HSIC的基本理論，將基于UPFC直流側(cè)電容電壓弱控制策略集成在UPFC智能控制系統(tǒng)中

6、，設(shè)計了直流側(cè)電容電壓弱控制策略與線性最優(yōu)控制策略相結(jié)合的弱-強二階段控制方式，給出了基于HSIC的UPFC智能控制系統(tǒng)的各級控制方案的數(shù)學(xué)描述。弱-強二階段控制方式在大干擾時初始階段，如果電容不存在過電壓現(xiàn)象，則主要完成對系統(tǒng)主要控制目標(biāo)，如線路潮流和母線電壓的控制，在系統(tǒng)穩(wěn)定后或小干擾情況下才考慮UPFC直流側(cè)電容電壓的控制，從而加快了系統(tǒng)穩(wěn)定的響應(yīng)速度。 此外，論文對于來自發(fā)電機控制單元的遠端信息可能存在的干擾，如延時和白