電力系統負荷頻率控制：經典與自適應模糊方法

摘 要：負荷頻率控制的動態性能多區域電力系統是利用模糊邏輯控制器來完成的。速度的變化導致頻率的變化。因此，有必要保持網絡頻率恒定，電力系統能夠令人滿意的運行，并且，多種并行運行的電動機應該獲得正確運行所需的速度和時間的同步時鐘系統，以此使設備正常運行。多區域電力系統的仿真結果證明了負荷頻率控制（LFC）提出的有效性，并且在經典PID控制器中顯示了它的優越性。負荷頻率控制器在每個區域的主要目標是供應負荷需求和電力傳輸通過綁線瞬態偏差最小化，確保穩定狀態的錯誤是零，保證頻率指定一個特定的限制范圍內。

關鍵詞：負荷頻率控制；自適應模糊方法；模糊邏輯控制

1 負荷頻率控制

負荷頻率的主要功能是保證電力系統的穩定可靠運行。PI控制器能給出好的動態響應，但當系統中像鍋爐負荷變化的動態問題增加導致復雜的干擾時，他們的動態性能惡化。因此，人工智能控制器，像模糊和神經控制方法在這方面更合適。他們提供控制系統的模型[8]自由描述，不需要相同的模型。模糊邏輯提供了相比于傳統控制器特別是復雜和非線性而更好的性能。

1.1模糊邏輯控制器

AFLC方案分為直接和間接的。由于未知的互聯與線性GRC和GDB，模糊邏輯系統用于每一區域。因此提出了直接-間接模糊邏輯LFC。開發直接-間接AFLC，模糊系統擁有解模糊器，產品推理和模糊化已被考慮進去。有包涵“Mamdani推理系統”和“sugeno類型推斷系統”兩種基本類型的模糊推理系統。

1.2 LF控制器的設計

FLC是基于一個由知識獲取過程或從自組織控制體系結構自動合成的控制器的一種學科。輸入分為7個三角模糊集。第一個塊的內部控制器是模糊化，將每一塊輸入數據轉換為一個或多個成員函數。模糊化模塊就可以與確定每個規則匹配的條件、特定的輸入實例決定的規則的條件的輸入的數據相匹配。有一個隸屬程度的語言術語，適用于輸入變量。最后，去模糊化完成后得到所需的清晰的輸出。

1.3 區域控制誤差

模糊邏輯控制器將輸入作為ACE和ACE，頻率偏差和聯絡線功率偏差成正比。如果合適的ACE確定下來，所有其他動態參數定居下來。從屬函數指定一個給定的輸入屬于一個集合的程度。在文獻中，使用了許多從屬函數的形式。許多研究人員使用三角從屬函數類型。此外，從屬函數隔離成七個語言的變量：（1）負方的偏差（NB）；（2）負的中等偏差（NM）；（3）負的小偏差（NS）；（4）零偏差（ZO）；（5）正的小偏差（PS）；（6）正的中等偏差（PM）；（7）正的大偏差（PB）。在模糊規則表中，由輸入和輸出定義出了25個規則。通常模糊邏輯控制系統由圖2中四個主要元素產生：模糊化接口，模糊推理引擎，模糊規則矩陣和去模糊化接口。

1.4 問題公式化

FLC的目標是通過系統頻率控制去保持系統電力平衡。只要真正的電力需求發生變化，頻率就會發生改變。這個頻率誤差放大、混合，改變為輸送給渦輪調速器的命令信號。調速器通過改變渦輪輸出來恢復輸入和輸出之間的平衡。這種方法也稱為兆瓦頻率或電源頻率（P-f）控制。現在假設我們有一個互聯電力系統分解成兩個區域，每個區域有一個發動機。兩個區域由一個輸電線路連接。功率流通過傳輸線將會在一個正的負荷區域和另外一個相等的但是為負的負荷區域。

1.5 方法

一個相互關聯的電力系統分為兩個領域，每個有一個發電機。兩個區域由一個單一的傳輸線連接。功率流通過傳輸線將會在一個正的負荷區域和另外一個相等的但是為負的負荷區域。反之亦然，這取決于流動的方向。流動的方向將取決于區域之間的相對相位角，這是由區域的相對速度偏差決定的。考慮三個區域通過結線互連系統，因此在穩態方程，

如果我們考慮第i個控制區域，它的凈交換等于兆瓦的總和，所有M個輸出的聯絡線。作為區域控制誤差，ACEi應該反映的總的功率交換應該選擇的形式為：

ACEi=Σj=1ΔPij+Bi Δfi

此誤差被添加到頻率偏差和ACE。ACE與所有區域二級LFC的發電機都有聯系。現在的主要目標是保持頻率偏移，或負荷頻率變化的三個方面在穩定狀態應該是零。

1.6 模擬結果

為了控制不同區域的負荷頻率，特別是3個區域的頻率被用來作為負荷頻率控制，自適應模糊邏輯方法被用來作為一個工具，這里共有25個模糊規則和三角成員函數。

2 結束語

為了消除頻率的偏差和聯絡線功率的互聯區域并保持在預定值的電力，提出了FLC包括常規積分控制器。相對于常規積分控制器改善兩功率區的動態性能，FLC是更有效的手段。當GRC是保證所有負荷需求的變化，對于電力領域的穩定性來說，該模糊控制器具有良好的動態性能。

參考文獻

[1]黃晨，陳龍，袁朝春，等.半主動懸架系統的混合模糊控制[J].汽車工程，2014.

[2]李洪興.變論域自適應模糊控制器[J].中國科學，1999：32-42.