大容量远距离输电系统中的协调控制

论文摘要

电力系统运行的稳定性问题是电力系统运行的重要问题。改善与提高电力系统稳定性的主要手段是控制。本文根据逆系统方法、神经网络方法、最优控制理论及协调控制理论的特点，综合运用于电力系统单机系统的稳定控制。本文首先介绍了逆系统和α阶积分逆系统理论，接着根据发电机组运动方程和TCSC推导出单机无穷大系统的机组状态方程，再运用非线性逆系统方法将其表示为可用反馈方法实现的α阶积分逆系统，并将其补偿成为具有线性传递关系的伪线性系统，然后再利用线性最优控制理论完成系统的协调设计，从而研究了逆系统方法在单机——无穷大系统协调控制的综合应用；然后在介绍了神经网络α阶逆系统控制理论后，研究了神经网络逆系统方法在单机——无穷大系统协调控制中的应用；最后作为本文研究重点，首次将神经网络逆系统方法应用于单机电力系统稳定控制，研究了神经网络逆系统方法在单机系统协调控制中的应用情况，设计出基于神经网络逆系统方法的单机电力系统协调控制，进行了控制系统仿真和效果分析。借助于MATLAB软件中的工具箱对电力系统进行建模，选用所设计的协调控制规律进行仿真试验。单机系统的仿真结果表明，逆系统方法和神经网络α阶逆系统控制方法分别应用于电力系统控制，对系统运行点的变化有良好的适应性，可显著改善系统暂态过程的动态响应，具有较好的控制效果。而且神经网络α阶逆系统控制方法控制结构简单，在无须知道系统的数学模型和具体参数的情况下，即可实现系统的大范围线性化，从而为逆系统方法的工程实现提供了一条有效途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 非线性控制方法
• 1.3 课题的提出
• 1.4 本课题的主要内容
• 2 逆系统方法及神经网络逆系统方法
• 2.1 逆系统方法简介
• 2.1.1 逆系统
• 2.1.2 伪线性复合系统
• 2.1.3 逆系统的正则性
• 2.1.4 逆系统方法原理
• 2.1.5 逆系统的可逆性及解析实现
• 2.2 一类多变量系统的综合（I）
• 2.2.1 基本概念和原理
• 2.2.2 高阶微分方程所表示的系统的综合
• 2.3 一类多变量系统的综合（II）
• 2.4 神经网络逆系统
• 2.4.1 神经网络逆系统的提出
• 2.4.2 神经网络逆系统的结构
• 2.4.3 神经网络逆系统的实现步骤
• 2.4.4 对于复合控制系统的设计
• 2.4.5 神经网络α阶逆系统的特点
• 2.5 BP网络
• 2.5.1 BP网络的学习
• 2.5.2 BP网络的局限性
• 3 电力系统建模
• 3.1 同步发电机的基本方程组
• 3.1.1 转子运动方程
• 3.1.2 同步发电机电压、电流关系方程
• 3.1.3 功率方程
• 3.1.4 转子绕组动态方程
• 3.2 汽门开度控制系统的数学模型
• 3.3 可控串联电容补偿的数学模型
• 3.3.1 TCSC的工作原理
• 3.3.2 TCSC的数学模型
• 3.4 单机无穷大系统模型
• 4 协调控制的设计与仿真研究
• 4.1 MATLAB及其电力系统工具箱简介
• 4.2 基于逆系统方法的协调控制设计与仿真研究
• 4.2.1 基于逆系统方法的反馈线性化解耦
• 4.2.2 协调控制设计与仿真实例
• 4.2.3 结论
• 4.3 BP网络的MATLAB仿真程序设计
• 4.3.1 BP网络设计的基本方法
• 4.3.2 基于神经网络逆系统的线性化解耦
• 4.3.3 基于神经网络逆系统的协调控制设计
• 4.3.4 神经网络逆系统控制效果
• 4.3.5 结论
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录