发电机励磁调节器的自适应蚁群优化设计及PSS的研究

摘要

在电力系统的运行中，维持发电机端电压，提高和保证同步发电机运行的稳定性，都是保证电力系统安全、经济运行的基本条件。同步发电机励磁控制系统是电力系统控制的重要组成部分，它能够起到减小电压波动、平衡无功功率分配、提高系统抗干扰性、维护系统稳定运行等重要的作用。运用自动控制理论和优化理论对发电机励磁系统采取适当的控制，对于建立动态品质好、稳定性高的电力系统有重要的作用，与其他措施相比较，它具有投资少效果好的优点。因此，对励磁调节系统的优化研究在理论上具有重要的意义，在实际应用中具有较高的实用价值。 本文在蚁群算法的优化原理上，针对电力系统的特点改进了励磁控制基本蚁群优化算法，利用自适应蚁群优化算法对励磁调节器进行优化设计，并编写自适应蚁群优化算法程序，改善了基本蚁群算法对于Z-N法参数的依赖性，在蚁群快速收敛和过早停滞之间取得了很好的平衡，使电压调节更加的细腻精确。 对单机-无穷大系统在发电机空载、发电机电压扰动和系统出现短路故障等不同情况下进行仿真试验。通过比较传统、基本蚁群和自适应蚁群三种励磁调节器控制的端电压曲线，可以看出基于自适应蚁群算法的励磁调节器具有不依赖于对象的数学模型、对工程经验依赖性小和简单实用等特点，仿真结果还验证了基于自适应蚁群算法的励磁调节器在发电机工况出现偏离时，仍具有良好的控制特性，其电压调节效果比传统PID调节器和基于基本蚁群算法的励磁调节器更加精细。 分析了励磁系统与电力系统低频振荡的关系，在MATLAB环境下建立单机-无穷大系统仿真模型，进行小扰动和短路情况下的仿真试验，通过比较两种情况下发电机轻负荷和重负荷的电磁功率曲线，验证了发电机在重负荷、高倍数快速励磁调节作用下阻尼特性较差，对于低频振荡抑制能力较弱。针对这一情况，对电力系统稳定器(PSS)进行了理论分析和参数整定，并在励磁系统中加入PSS进行小扰动和短路仿真试验，通过与不含PSS时仿真结果的比较，充分说明了PSS对于抑制低频振荡的重要性和有效性。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题研究的意义

1.2励磁控制的发展与现状

1.2.1励磁控制方式的研究与发展

1.2.2蚁群优化算法及其励磁控制中的应用

1.2.3电力系统低频振荡及电力系统稳定器

1.3本文的主要工作

第二章发电机励磁控制系统原理

2.1励磁系统构成

2.2同步发电机励磁系统的任务

2.2.1电压控制

2.2.2无功分配

2.2.3提高电力系统的稳定性

2.2.4改善电力系统的运行条件

第三章 励磁调节器的自适应蚁群优化设计

3.1概述

3.2同步发电机励磁调节器的PID参数

3.3基本蚁群算法及其在励磁调节中的应用

3.4基于自适应蚁群算法的励磁调节器优化设计

3.4.1自适应蚁群算法优化设计励磁调节器的提出

3.4.2励磁调节器的自适应蚁群算法优化

3.4.3自适应蚁群算法优化励磁调节器PID参数流程

3.4.4基于自适应蚁群算法的励磁调节器的仿真分析

3.5小结

第四章 励磁系统对系统稳定性的影响及抑制措施

4.1概述

4.2发电机励磁系统与电力系统低频振荡的关系

4.2.1低频振荡的振荡机理

4.2.2低频振荡分析方法

4.2.3发电机励磁系统与低频振荡的关系

4.3电力系统稳定器(PSS)

4.3.1电力系统稳定器的原理

4.3.2电力系统稳定器的输入

4.3.3电力系统稳定器的一般形式

4.4基于MATLAB的仿真分析

4.4.1发电机所带负荷对系统稳定的影响

4.4.2电力系统稳定器对低频振荡的抑制

4.5小结

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢