電力系統(tǒng)模糊穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)與仿真

摘 要:電力模糊穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)與仿真是中國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中需要重點(diǎn)進(jìn)行研究的方向。它的研究可以幫助我國(guó)電力系統(tǒng)在穩(wěn)定性和安全性方面得到提高，是我國(guó)的電力系統(tǒng)建設(shè)走上一個(gè)新的發(fā)展臺(tái)階。

隨著現(xiàn)在電力系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展，快速勵(lì)磁系統(tǒng)也被廣泛的應(yīng)用，然而系統(tǒng)阻尼的不斷降低也使得電網(wǎng)中阻尼出現(xiàn)負(fù)阻尼或者弱阻尼低頻震蕩，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全帶來(lái)了隱患。目前基于模糊控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器因其良好的魯棒性，適應(yīng)性被應(yīng)用于電力系統(tǒng)，重要性也日益受到關(guān)注。而計(jì)算機(jī)仿真也仿真模糊系統(tǒng)提供了很大的便利，成為了模糊控制系統(tǒng)的重要手段。

1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)分析

負(fù)阻尼是電力系統(tǒng)產(chǎn)生持續(xù)震蕩或增幅低頻震蕩的基本原因，由于抵消了系統(tǒng)中的正直阻尼，使得整個(gè)電力系統(tǒng)中的阻尼值很小或者成為負(fù)值。由于電力系統(tǒng)是一個(gè)非線性的系統(tǒng)，所以可以應(yīng)用簡(jiǎn)化的單機(jī)無(wú)窮大模型對(duì)低頻震蕩進(jìn)行分析研究，不但能夠清楚的明晰各項(xiàng)有關(guān)參數(shù)的關(guān)系，還可以用PSS對(duì)電力系統(tǒng)阻尼進(jìn)行改進(jìn)，提高真?zhèn)€電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。引入了PSS的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型圖為:通過(guò)這個(gè)模型用小干擾下的為震蕩方法就可以列出一個(gè)全系統(tǒng)性化微分方程組，得到需要的結(jié)果。

2模糊電力穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)

最能夠代表電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性性能的是發(fā)電機(jī)瞬時(shí)速度偏差和加速度偏差，因此這兩個(gè)偏差數(shù)據(jù)就被作為模糊電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輸入信號(hào)，F(xiàn)PSS輸出的正負(fù)和幅值大小就由這個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行確定。

2.1 設(shè)計(jì)步驟

基于電力系統(tǒng)的特性和模糊控制器的一般設(shè)計(jì)步驟，可以得出模糊電力穩(wěn)定器的一般設(shè)計(jì)步驟:(1)確定輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，輸入的信號(hào)和輸出的信號(hào)要能代表系統(tǒng)性能的模糊穩(wěn)定器，同時(shí)要確定各自領(lǐng)域理論范圍。(2)對(duì)各種信號(hào)的語(yǔ)言變量值進(jìn)行確定，通過(guò)輸入和輸出的模糊量得出一個(gè)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言變量的模糊集合。(3)確定控制模糊規(guī)則，模糊規(guī)則的確定是通過(guò)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定的，確定了這個(gè)規(guī)則之后還需要根據(jù)以這個(gè)規(guī)則為前提，推理出輸出模糊量。(4)對(duì)反模糊化方法進(jìn)行確定，進(jìn)行模糊化判決，通過(guò)模糊化判決得出精確量的輸出。

2.2 模糊穩(wěn)定器采用的推理方法:基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則表

由于電力系統(tǒng)是復(fù)雜的高階系統(tǒng)，研究分析起來(lái)非常麻煩，為了便于講述，本文選取了一種基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則表的模糊推理方法。

我們要在很短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出需要的模糊穩(wěn)定器可以通過(guò)使用Matlab模糊邏輯控制工具箱實(shí)現(xiàn)。要使用這個(gè)工具箱只要通過(guò)Matlab的命令窗口輸入“fuzzy”就可以進(jìn)入了。這個(gè)工具箱是由模糊推理系統(tǒng)編輯器，規(guī)則編輯器，規(guī)則觀察器，錄屬度函數(shù)編輯器和曲面觀察器工具組成的，這些工具是動(dòng)態(tài)鏈接的，這些工具中的任意一個(gè)對(duì)編輯和觀察模糊推理系統(tǒng)的修改都可以在其他的已經(jīng)打開(kāi)的工具中顯示出來(lái)。

模糊推理編輯器用于設(shè)計(jì)和顯示模糊推理系統(tǒng)的基本組成部分和參數(shù)，輸入輸出變量個(gè)數(shù)和名稱，推理出類型和模糊解析方法。雙擊輸入輸出的圖標(biāo)既可以進(jìn)入隸屬函數(shù)編輯器，雙擊輸出框可以確定輸出U的論域范圍及語(yǔ)言變量值。雙擊模糊規(guī)則框進(jìn)入規(guī)則編輯器，使用編輯器。通過(guò)使用各種編輯器，可以觀察各種規(guī)則在工作時(shí)的作用情況，使得可以對(duì)不合理的控制規(guī)則進(jìn)行修改。而通過(guò)使用控制曲面觀察控制器的輸入輸出關(guān)系，把不靈敏點(diǎn)和不光滑點(diǎn)找出來(lái)，進(jìn)而調(diào)整模糊集合和隸屬函數(shù)形狀。

3模糊穩(wěn)定器的計(jì)算機(jī)仿真

電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度不可能使得人在小篇幅內(nèi)對(duì)各種仿真系統(tǒng)進(jìn)行詳盡的描述。因此本文的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)是由單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和PSS三個(gè)部分組成。仿真系統(tǒng)是需要試驗(yàn)的，在建立了仿真系統(tǒng)之后，就需要進(jìn)行仿真試驗(yàn)了。試驗(yàn)的內(nèi)容有小擾動(dòng)仿真試驗(yàn)，三相短路仿真試驗(yàn)兩種。小擾動(dòng)仿真模型中PSS的參數(shù)設(shè)置分別以機(jī)端電壓為階躍函數(shù)進(jìn)行輸入，不加及附加PSS的仿真試驗(yàn)。三相短路仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪峭ㄟ^(guò)對(duì)t的分析，對(duì)系統(tǒng)升壓變壓器線段進(jìn)行分析來(lái)觀察系統(tǒng)的響應(yīng)情況，三相短路的故障，系統(tǒng)不增加PSS系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)振蕩的周期會(huì)比較多，增加了PSS系統(tǒng)時(shí)，振蕩約會(huì)比沒(méi)有增加前周期減少一倍，振蕩的時(shí)間比原系統(tǒng)短，幅度也比原來(lái)系統(tǒng)小。

4結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)在采用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，同時(shí)附加電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的勵(lì)磁控制方案，可以有效的增強(qiáng)電力系統(tǒng)的阻尼，使得低頻振蕩的現(xiàn)象獲得應(yīng)有的控制，對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性的提高可以起到重要的正面影響。國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)于Matlab具有很高的準(zhǔn)確性，科學(xué)性，許多單位都對(duì)其進(jìn)行了研究，在電力系統(tǒng)的模糊穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)和仿真中也已體現(xiàn)出了其優(yōu)越性。

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