电力系统负荷频率自抗扰控制器参数优化

发布时间：2017-09-09 10:49

  本文关键词：电力系统负荷频率自抗扰控制器参数优化

  更多相关文章： 负荷频率控制 发电速率约束 调速器死区 差分进化算法 线性自抗扰控制

【摘要】：随着电力系统规模和复杂程度的日益增大,电网区域间的互联程度也日益提高。发电单元在特定范围内响应系统频率变化和联络线功率变化的实际功率输出控制问题被称为负荷频率控制。其在电力系统的运行中是一个非常重要的因素,任何突然的负荷扰动都会引起联络线功率偏差和频率的波动。针对电力系统中普遍存在的扰动问题,各种高级控制方法如优化控制,变结构控制,自适应控制,鲁棒及智能控制得到了极大的应用。本文研究的就是采用线性自抗扰控制器的电力系统负荷频率控制：首先,针对互联电力系统结构复杂、耦合严重问题,本文采用线性自抗扰控制技术对系统进行设计。自抗扰控制器把系统对象模型的各种不确定因素作为扰动,然后通过线性扩张状态观测器进行估计和补偿,可以更快地消除外部扰动,减少耦合所带来的影响。但手动调参仍需要大量的时间且系统性能并非达到最优,同时对于多区域互联电力系统,参数数量增加,控制器参数的优劣对系统的动态性能起着更为至关重要的作用,因此本文利用差分进化算法对控制器参数进行优化,得到良好的控制效果。其次,针对电力系统的发电速率约束问题,本文采用了一种anti-GRC方案。该方案在线性自抗扰控制的基础上,将补偿信号送至线性扩张状态观测器,作为一种新的扰动加入到控制器中。其中,补偿增益一般采用试凑法整定。本文通过改进的差分进化算法,将补偿增益作为一个新的优化参数加入到整个寻优过程中,改变了以往控制器参数与补偿增益单独调节经验调节的缺点。结果表明,通过改进的差分进化算法,在系统快速性和动态性能方面,发电速率约束问题得到了明显的改善。最后,本文对考虑调速器死区特性的两区域互联电力系统进行了设计。采用优化算法优化控制器参数对系统性能起到一定的效果,为了获得更好的动态特性,本文在原有算法的基础上进行改进。通过改变变异和交叉操作的操作因子,使算法在不同时期加强全局和局部的搜索能力,提高算法的寻优速度和精度,即改进一种自适应差分进化算法来优化带有调速器死区特性的负荷频率控制系统。通过优化线性自抗扰控制器参数,使其达到更好地系统性能。通过几个区域的互联电力系统实例的优化仿真研究,可以得出结论：在电力系统的负荷频率控制中采用改进差分进化算法优化自抗扰控制器参数可以极大地改善系统性能,对于发电速率约束及调速器死区特性等非线性问题,控制效果得到了明显的改善。
【关键词】：负荷频率控制 发电速率约束 调速器死区 差分进化算法 线性自抗扰控制
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM571
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景及意义11
• 1.2 负荷频率控制系统模型11-15
• 1.2.1 单区域电力系统模型12-13
• 1.2.2 多区域电力系统模型13-15
• 1.3 课题研究现状15-18
• 1.3.1 LFC电力系统模型15-16
• 1.3.2 LFC控制技术16-17
• 1.3.3 LFC控制策略17
• 1.3.4 LFC智能算法技术17-18
• 1.3.5 LFC其他控制技术18
• 1.4 本论文的主要研究内容18-20
• 第2章 差分进化算法在自抗扰控制器设计中的应用20-30
• 2.1 差分进化算法20-22
• 2.1.1 差分进化算法的基本思想20
• 2.1.2 差分进化算法的操作流程20-22
• 2.1.3 差分进化算法的改进22
• 2.2 线性自抗扰控制22-25
• 2.2.1 线性扩张状态观测器22-23
• 2.2.2 扰动补偿23-24
• 2.2.3 参数整定规则24-25
• 2.3 差分进化算法优化线性自抗扰控制器参数25-29
• 2.3.1 目标函数的选取25-26
• 2.3.2 仿真分析26-29
• 2.4 本章总结29-30
• 第3章 带有发电速率约束的负荷频率控制系统设计30-37
• 3.1 ANTI-GRC方案30-32
• 3.2 差分进化算法的改进32
• 3.3 仿真分析32-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 带有调速器死区的负荷频率控制系统参数优化37-48
• 4.1 调速器死区特性37-38
• 4.2 差分进化算法的自适应改进38-39
• 4.3 目标函数的选取39-40
• 4.4 两区域电力系统模型仿真分析40-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第5章 结论与展望48-50
• 5.1 研究总结48-49
• 5.2 研究展望49-50
• 参考文献50-54
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果54-55
• 致谢55

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本文编号：820012