基于模糊控制和专家系统的多FACTS电压稳定协调控制

摘要

电压稳定是保证系统安全、稳定、经济运行的重要因素之一，电压过低或过高都不能满足系统稳定运行的要求，严重时将会损坏系统设备甚至导致电压崩溃。随着电力电子的快速发展，用于电压无功控制的SVC、TCSC和可控高抗逐渐引起了研究人员的关注。FACTS装置的引入在提高电压稳定性的同时也存在着交互影响，使得电压稳定问题并没有得到有效的解决。 本文根据电压稳定的控制特点，提出了一种基于模糊控制和专家规则的电压稳定控制策略，其主要工作有：⑴在恒功率因数负荷和感应电动机负荷下分析SVC和TCSC补偿容量对电压稳定性的影响。首先介绍了FACTS装置的工作原理和数学模型，然后基于潮流方程分析不同负荷水平下SVC和TCSC对电压稳定性的影响，分析结果表明在简单系统中，一定范围内投入无功补偿容量越多越有利于提高电压水平，超过限值则不利于电压稳定的控制。⑵提出了基于专家规则的电压稳定协调控制策略。通过分析不同电压稳定问题的控制特点，对中长期电压稳定问题采用电压差比例控制方式，而暂态电压稳定问题采用投切控制方式，并提出了基于专家规则的电压稳定协调控制策略，然后在PSASP软件中设计SVC、TCSC和可控高抗控制器并进行仿真验证。⑶基于遗传算法对SVC和TCSC的控制参数进行优化，结果表明当两者联合补偿时，在一定范围内增大某一设备的补偿容量，越有利于提高系统的电压稳定性，但是TCSC补偿容量过多则会引起电压波动甚至起到反作用，对电压稳定控制有不利影响。⑷根据FACTS装置对电压稳定问题的控制规则，进一步提出采用模糊控制和专家规则以提高电压稳定水平的控制策略。首先介绍模糊控制原理，并在分析电压稳定控制规则的基础上，提出了基于模糊控制和专家规则的电压稳定控制方法，然后设计了SVC和TCSC的模糊控制器，最后在Matlab仿真平台上对模糊控制器的效果进行了仿真分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 FACTS装置与电压稳定的关系

2．1 引言

2．2 FACTS装置的模型

2．2．1 静止无功补偿器(SVC)

2．2．2 可控串联补偿器(TCSC)

2．2．3 可控高压并联电抗器(CSR)

2．3 恒功率因数负荷下FACTS的电压稳定分析

2．3．1 单机系统的数学模型

2．3．2 电压稳定的控制规律分析

2．4 电动机负荷下FACTS的电压稳定分析

2．4．1 单机系统的数学模型

2．4．2 电压稳定的控制规律分析

2．5 本章小结

第3章 基于专家规则的电压稳定控制分析

3．1 引言

3．2 电压稳定控制的方法

3．2．1 不同电压稳定问题的控制

3．2．2 SVC和TCSC的控制逻辑

3．3 基于专家规则的FACTS装置的协调控制分析

3．4 控制器的设计与仿真研究

3．4．1 SVC控制器的仿真分析

3．4．2 TCSC控制器的仿真分析

3．4．3 可控高抗控制器的仿真分析

3．5 SVC和TCSC的协调控制分析

3．5．1 基于遗传算法的电压稳定控制参数的优化

3．5．2 SVC和TCSC协调控制的仿真分析

3．6 本章小结

第4章 基于模糊控制和专家规则的电压稳定控制

4．1 引言

4．2 模糊控制简介

4．3 SVC和TCSC模糊控制器的设计

4．3．1 模糊化运算

4．3．2 模糊控制规则

4．3．3 模糊推理

4．3．4 反模糊化运算

4．4 模糊控制器的仿真研究

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 研究工作总结

5．2 不足与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢