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调速器死区对自动发电控制影响的研究

调速器死区对自动发电控制影响的研究

水火电机组调速器死区对超低频振荡的影响分析

中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会

作者：田传锋温步瀛林礼清福州大学电气工程及其自动化学院福建水口水力发电有限公司

本文利用非线性系统中的描述函数法将调速器死区线性化,建立了计及调速器死区特性的自动发电控制仿真模型,并用改进粒子群优化算法对二次调频控制回路中的积分参数和区域频率偏差系数进行寻优。通过对两区域互联电力系统自动发电控制的... 详细信息

本文利用非线性系统中的描述函数法将调速器死区线性化,建立了计及调速器死区特性的自动发电控制仿真模型,并用改进粒子群优化算法对二次调频控制回路中的积分参数和区域频率偏差系数进行寻优。通过对两区域互联电力系统自动发电控制的仿真,结果表明新建模型更能真实反映自动发电控制调节过程的动态性能,同时也说明了该处理方法的合理性。

关键词：描述函数调速器死区自动发电控制粒子群

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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四川电力技术 2020年第4期43卷 5-8,37页

作者：范成围国网四川省电力公司电力科学研究院四川成都610041

超低频振荡是近年来西南电网容易出现的频率稳定问题。现在的研究发现调速器系统是引起超低频的关键因素,通过优化调速器参数是抑制超低频振荡的有效手段。除此以外,调速器的死区作为非线性环节,对超低频振荡的影响很大,利用调速器死区... 详细信息

超低频振荡是近年来西南电网容易出现的频率稳定问题。现在的研究发现调速器系统是引起超低频的关键因素,通过优化调速器参数是抑制超低频振荡的有效手段。除此以外,调速器的死区作为非线性环节,对超低频振荡的影响很大,利用调速器死区实现抑制超低频振荡成为一种可能。基于此利用频率响应模型,分析水、火电机组的调速器死区对超低频振荡的影响,对如何利用死区配置在不损失调频能力的情况下实现超低频振荡抑制给出合理的建议。

关键词：超低频振荡调速器死区水、火电机组

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电力系统的网络化负荷频率控制研究

电力系统的网络化负荷频率控制研究

作者：牛松梅武汉工程大学

学位级别：硕士

大型互联电网的出现,加速了中国现代电力系统的发展,为中国电力经济做出了重要贡献。随着电网技术的发展以及电能需求的增加,用户对于电能质量的要求也愈来愈高。频率是评估电能质量的一个主要技术指标之一,为了保证电网的可靠运行,在... 详细信息

大型互联电网的出现,加速了中国现代电力系统的发展,为中国电力经济做出了重要贡献。随着电网技术的发展以及电能需求的增加,用户对于电能质量的要求也愈来愈高。频率是评估电能质量的一个主要技术指标之一,为了保证电网的可靠运行,在系统运行过程中需要采取负荷频率控制来减少不同地区之间的频率偏差以达到稳定系统的作用,但是电力系统需要借助开放式通信网络进行信息传输,不可避免会面临时滞的影响,严重影响电网的安全稳定运行。此外,为积极应对能源结构的变化,风力发电以其无污染、无粉尘的优势受到广泛关注,在新型电力系统中得到广泛应用,但是风力发电的不稳定性和间歇性极大地影响了能源质量,给当前能源系统的稳定性和可控性带来重大挑战。因此,本文针对时滞电力系统以及风电并网问题开展研究,主要研究内容如下:(1)针对含有时滞的单区域电力系统,本文研究了含时滞的负荷频率控制系统的鲁棒稳定性。通过构建单区域的电力系统动态数学模型,在一定的系统约束条件下,利用Lyapunov-Krasovskii泛函,得到了新的时滞稳定判据。分析了系统在不同时滞类型和不同PI控制增益下的系统时滞稳定裕度,对它们之间存在的关系进行了分析,并与相关的文献进行对比,证明本文提出的方法得到的结果保守性更低。(2)针对风力发电并网后自身不确定性对负荷频率造成的影响,同时考虑了互联电力系统中的时滞影响,研究了互联电力系统的鲁棒稳定性。通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用更严格的Bessel-Legendre(B-L)不等式,提出了一种新的关于互联电力系统的时滞相关稳定性判据。并通过分析得到了多区域电力系统中控制器参数与最大允许时滞之间的关系,与相关文献得到的结果相比,本文提出的方法得到的稳定判据具有更好的低保守性。(3)针对传统的LFC无法满足新型电力系统的频率要求,提出了改进的樽海鞘算法(Improve Salp Swarm Algorithm,ISSA)优化控制器参数,通过仿真验证,该方法具有更好的收敛性。通过在ISSA中引入混沌理论,ISSA将对樽海鞘种群进行混沌映射初始化,得到了比伪随机方法更有效的解决方案。同时,设计指数收敛因子来提高算法的收敛性,以避免局部最优。在考虑风电的两区域电力系统控制器的优化整定过程中应用ISSA,经仿真证实,ISSA拥有良好的收敛性。经ISSA优化的控制器能良好的追踪负荷的变化规律,从而使得电网频率和联络线误差更小,进而使电力系统呈现出优异的动态特性。基于此,本文将控制算法应用到考虑发电机调速器死区的两区域电力系统,分析了ISSA对含调速器死区的电力系统控制器的优化效果。(4)应用GUI设计了电力系统LFC的仿真平台,通过编写关键控件的回调函数,搭建了电力系统频率的数据分析系统,从而实现所需要的功能。该仿真平台主要实现数据结果的显示,参数的设定,以及系统动态响应的监控。

关键词：负荷频率控制区域控制偏差互联电力系统改进樽海鞘算法调速器死区

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计及弧道电阻效应的电网频率稳定性分析

电网技术 2011年第10期35卷 36-40页

作者：赵强徐征雄赵晔张丽王琦中国电力科学研究院北京市海淀区100192 国家电网公司北京市西城区100031 北京国电华北电力工程有限公司北京市西城区100120

电力系统短路故障时形成的弧道电阻一般对电网频率稳定性影响不大,在仿真计算中通常予以忽略,但当保护拒动故障持续时间远大于通常短路故障时,弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响将变得不容忽视。研究了弧道电阻效应对电网频率稳定性... 详细信息

电力系统短路故障时形成的弧道电阻一般对电网频率稳定性影响不大,在仿真计算中通常予以忽略,但当保护拒动故障持续时间远大于通常短路故障时,弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响将变得不容忽视。研究了弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响,以2005年海南电网事故录波为依据,分析了调速系统调差系数、死区和调速器停运对电网频率稳定性的影响,在计及弧道电阻效应后较好地拟合了事故过程。仿真表明当故障持续时间较长时电网频率稳定性分析应计及弧道电阻效应。

关键词：频率稳定弧道电阻调差系数调速器死区电力系统仿真

基于大变异遗传算法进行参数优化整定的负荷频率自抗扰控制

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智能系统学报 2020年第1期15卷 41-49页

作者：陈增强黄朝阳孙明玮孙青林南开大学人工智能学院天津300350 天津市智能机器人重点实验室天津300350

本文将自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)应用到两区域互联电力系统的负荷频率控制(load frequency control,LFC)中,从具有非再热式汽轮机机组的电力系统模型推广到具有水轮机机组的以及考虑发电速率约束和调速器... 详细信息

本文将自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)应用到两区域互联电力系统的负荷频率控制(load frequency control,LFC)中,从具有非再热式汽轮机机组的电力系统模型推广到具有水轮机机组的以及考虑发电速率约束和调速器死区的再热式汽轮机组的电力系统模型,涉及线性、非线性和非最小相位特性3种控制对象,并使用大变异遗传算法对控制器的参数进行整定,与基于大变异遗传算法的PI控制进行仿真比较研究,仿真表明本文所提基于大变异遗传算法的负荷频率自抗扰控制动态响应快、偏差小、鲁棒性好、抗干扰能力强,对于LFC系统更为有效。

关键词：自抗扰控制负荷频率控制大变异遗传算法两区域互联电力系统水轮机发电速率约束调速器死区非线性非最小相位特性

基于智能优化算法的负荷频率自抗扰控制器的优化设计研究

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基于智能优化算法的负荷频率自抗扰控制器的优化设计研究

作者：黄朝阳南开大学

学位级别：硕士

针对电力系统因负荷扰动而引起的频率和功率稳定问题,为提升经典控制策略的控制性能,本文基于自抗扰控制(Active Disturbance Reject Control,ADRC)技术开展负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)设计的研究。为解决自抗扰控制错综... 详细信息

针对电力系统因负荷扰动而引起的频率和功率稳定问题,为提升经典控制策略的控制性能,本文基于自抗扰控制(Active Disturbance Reject Control,ADRC)技术开展负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)设计的研究。为解决自抗扰控制错综复杂的参数优化难题,本文通过引入智能优化算法,提出了基于智能优化算法的负荷频率自抗扰控制策略,具体研究内容及主要创新性如下:1.通过电力系统各组成部分的动态,表达了互联区域的状态空间方程,并以此设计了自抗扰控制方案,将负荷扰动和联络线功率偏差等视为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行估计,并在误差非线性反馈中予以补偿,从而将原系统转化为标准串联积分型。2.为合理优化自抗扰控制器的参数,本文引入具有较好的收敛速度和稳定性的双链量子遗传算法(Double Chains Quantum Genetic Algorithm,DCQGA),设计了基于DCQGA的自抗扰控制方案。在再热式火电两区域、考虑调速器侧隙(Governor Dead Band,GDB)的火电两区域、水-火-燃气多源电力系统以及考虑发电速率约束(Generation Rate Constraints,GRC)的互联三区域电力系统中与比例积分微分(Proportional–Integral-Derivative,PID)控制、模糊PID控制等多种文献中的控制算法进行了性能比较,并考虑了参数摄动和不同区域扰动的鲁棒性检验,结果验证了所提DCQGA-ADRC控制策略的有效性。3.在参数优化问题上,本文引入一种将强化学习融入粒子群算法搜索过程策略的判断与决策中而产生的新型模因智能算法,即基于强化学习改进的模因粒子群算法(Reinforcement Learning-based Memetic Particle Swarm Optimization,RLMPSO),设计了基于RLMPSO的自抗扰控制器参数优化方案,通过在传统非再热式火电两区域标称参数和参数摄动不同工况、考虑调速器死区(Governor Dead Zone,GDZ)和GRC的非线性电力系统中与分数阶PID控制器(Fractional Order PID,FOPID)、预测控制(Model Predictive Control,MPC)等其它控制算法的性能比较,突出了所提RLMPSO-ADRC方法的优势,验证了其优越性。4.提出了一种基于混沌和分数阶微分思想的改进天牛群算法,即混沌分数阶天牛群算法(Chaos Fractional Order Beetle Swarm Optimization,CFBSO),阐述了改进思路,并在23个单峰、多峰、固定维度多峰基准函数的优化问题上与天牛群算法、混沌粒子群算法进行了比较,验证了改进策略的有效性,进而将该算法用于自抗扰控制器的优化设计中,提出了基于CFBSO的自抗扰控制方案,并在考虑GDZ、GRC和传输时延的太阳能-火电互联电力系统中参与负荷频率控制,结果表明所提方法较MPC、PID等超调负调更小、调节时间更短,更契合LFC的高性能要求。

关键词：负荷频率控制自抗扰控制调速器死区发电速率约束智能优化算法双链量子遗传算法强化学习模因粒子群算法混沌分数阶天牛群算法

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电力系统负荷频率自抗扰控制器参数优化

电力系统负荷频率自抗扰控制器参数优化

作者：程丕建华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

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... 详细信息

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

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基于分数阶控制器的负荷频率控制方法研究

基于分数阶控制器的负荷频率控制方法研究

作者：王志兰华北电力大学

学位级别：硕士

频率是电力系统电能质量的三大指标之一，也是电气设备设计和制造的基本技术参数。因此，频率控制问题在电力系统的重要性不言而喻。随着国民经济的不断发展和电力系统规模的不断增大，对频率质量的要求将越来越高。近几年分数阶控制器... 详细信息

频率是电力系统电能质量的三大指标之一，也是电气设备设计和制造的基本技术参数。因此，频率控制问题在电力系统的重要性不言而喻。随着国民经济的不断发展和电力系统规模的不断增大，对频率质量的要求将越来越高。近几年分数阶控制器成为一个研究热点，而分数阶控制器在电力系统的应用也成为电力系统备受关注的问题之一。本文设计了一种用于电网的负荷频率控制系统的分数阶PID控制器，分别建立了单区域分数阶负荷频率控制模型和双区域互联系统的分数阶负荷频率控制模型。采用粒子群优化算法对分数阶控制器的参数进行优化，并分别在线性模型、考虑调速器死区以及考虑发电机变化率约束的条件下进行了仿真，与传统整数阶控制器的仿真效果进行了比较，探讨两种方法各自的动态特性、鲁棒性以及受系统参数不确定性的影响。仿真结果表明，分数阶控制器在超调量和稳定时间方面都优于传统的积分控制器，当系统参数小范围变动时，分数阶控制器具有更强的鲁棒性。

关键词：负荷频率控制分数阶PID控制器粒子群优化调速器死区发电机变化率约束

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PID控制在水电厂有功调节的应用

科学技术创新 2020年第12期 70-72页

作者：王朝淳宗和刚桑河二级水电有限公司柬埔寨上丁省华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙·里底水电站云南迪庆674606

本文主要讨论了PID控制在自动发电控制(AGC)和水轮机调速器中的应用,简要分析了调速器死区产生的原因及影响,重点阐述了脉冲调节及PID控制在水电站有功调节的具体实现方式。并针对大容量机组的负荷调节死区产生的负荷偏差提出优化解决方... 详细信息

本文主要讨论了PID控制在自动发电控制(AGC)和水轮机调速器中的应用,简要分析了调速器死区产生的原因及影响,重点阐述了脉冲调节及PID控制在水电站有功调节的具体实现方式。并针对大容量机组的负荷调节死区产生的负荷偏差提出优化解决方案,以及机组出力优化前后的对比。

关键词： PID控制自动发电控制水轮机调速器调速器死区脉冲调节