非线性汽门控制研究及有功中层控制初探

摘要

电力系统的有功功率控制对于电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。在国家自然科学基金的资助下，针对目前已有的非线性汽门控制方法无法如实际使用的常规调速器那样考虑速度下降特性，同时需要在控制过程中预先知道扰动后系统的运行点的问题，本文研究了带速度下降特性的非线性汽门控制器。同时，针对目前广泛采用的有功中层控制系统——自动发电控制(Automatic Generation Control，简称AGC)系统中存在的一些问题，如在应付较小的负荷扰动时需要各受控机组一起动作，在进行经济负荷分配时所采用的等耗量微增率法无法计及实际机组的阀点效应等，本文对有功中层控制问题进行了初步探讨，尝试给出可处理发电机组阀点效应的有功中层控制方案。具体地，本文的主要工作内容有： 1．设计了带速度下降特性的非线性汽门控制器。和已有方法选择单一控制目标(如功角或转速)不同，本文选取了由转速和机械功率的线性组合构成的复合控制目标，并针对此复合控制目标基于逆系统方法设计了非线性汽门控制器。所设计的控制器可保证稳态时的转速、机械功率与各自初始值的偏差量之间存在一确定的比例关系，进一步，将此比例设计为调差系数，就可使得所设计的非线性汽门控制器反映速度下降特性，同时也不需要预先知道扰动后系统的运行点。 2．尝试给出了可处理发电机组耗量特性的阀点效应的有功中层控制方案。和目前AGC方案不同的是，在负荷扰动较小时，由系统中调节性能最好(调节容量大，调节速度快)的一台受控机组首先动作，完成有功中层控制系统的稳定控制任务，然后根据系统的稳定控制任务完成情况及先动作机组的剩余调节容量大小决定是否在其余受控机组间进行经济负荷分配。所提控制方案除了可以基于传统的等耗量微增率法进行经济负荷分配外，为考虑实际机组耗量特性的阀点效应，本文还研究了基于改进粒子群算法的经济负荷分配方法。 对于以上各种控制器及算法，本文以EPRI-36纯交流系统为例，基于PSASP(Power SystemAnalysis Software Package)软件进行了有关数值仿真，结果验证了其有效性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1本文的研究目的和主要工作

1.2本文的内容安排

第2章汽门控制与有功中层控制的研究现状

2.1汽门控制的研究现状

2.1.1调速系统的基本工作原理

2.1.2速度下降特性的含义

2.1.3汽轮机常规调速器的数学模型

2.1.4已有的非线性汽门控制方法的研究现状

2.2有功中层控制的研究现状

2.2.1有功中层控制的两大任务

2.2.2有功中层控制的稳定控制及存在的问题

2.2.3有功中层控制的经济分配及存在的问题

2.3小结

第3章带速度下降特性的非线性汽门控制器

3.1已有的非线性汽门控制方法存在的问题

3.2基于复合控制目标的非线性控制方法

3.3基于复合控制目标的非线性汽门控制器设计

3.4仿真研究

3.4.1不带死区时的单独负荷扰动情况

3.4.2不带死区时的负荷扰动与三相短路同时发生情况

3.4.3带死区时的单独负荷扰动情况

3.4.4带死区时的负荷扰动与三相短路同时发生情况

3.4.5死区环节对非线性汽门控制器影响的初步分析

3.5小结

第4章采用改进粒子群算法的有功中层控制方案

4.1本文提出的有功中层控制方案

4.1.1所提控制方案的描述

4.1.2所提控制方案的仿真结果

4.2采用改进粒子群算法的有功中层控制

4.2.1改进粒子群算法的实现流程

4.2.2改进粒子群算法的算例结果

4.2.3采用改进粒子群算法的有功中层控制仿真结果

4.3小结

第5章总结与展望

5.1总结

5.2进一步工作的展望

参考文献

附录：EPRI-36纯交流系统结构及参数

致谢

读硕期间发表论文