[實用新型]一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器

有效

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• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN206339844U
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 溫仕華;董貴全;劉杰
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)重慶市電力公司彭水縣供電分公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)50222
• 代理人: 周維鋒

技術領域

本實用新型屬于電力系統(tǒng)設備領域，具體涉及一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。

背景技術

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題可以分為三大類：電壓穩(wěn)定、功角穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定。另外，根據(jù)系統(tǒng)所受到的擾動程度的大小，還可以將系統(tǒng)穩(wěn)定性問題分為小擾動問題和大擾動問題。在電力系統(tǒng)當中，發(fā)電機是通過電力線路并聯(lián)到一起的，當系統(tǒng)受到干擾時，發(fā)電機轉子間就會相對搖擺，這將造成系統(tǒng)的振蕩。如果系統(tǒng)阻尼不足，振蕩不但不能有效抑制，甚至可能會不斷增幅振蕩，導致系統(tǒng)崩潰。同時低頻振蕩也嚴重的影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。全國電網(wǎng)的互聯(lián)提高了系統(tǒng)運行時的經(jīng)濟效益，保證了供電的可靠性，但是，也帶來了動態(tài)穩(wěn)定性問題。在眾多問題當中，最容易發(fā)生的一種動態(tài)穩(wěn)定問題就是低頻振蕩。隨著發(fā)電機快速勵磁系統(tǒng)的普遍使用，導致系統(tǒng)的阻尼系數(shù)降低，世界各地都出現(xiàn)了低頻振蕩引發(fā)的事故。

實用新型內容

本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。

本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：

一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，包括預測控制器、被控對象預測模型、單機無窮大系統(tǒng)和限幅環(huán)節(jié)，參考軌跡系統(tǒng)一側設置有滾動優(yōu)化系統(tǒng)，被控對象下端設置有模型，模型下端設置有預測系統(tǒng)，預測控制器一側設置有單機無窮大系統(tǒng)，單機無窮大系統(tǒng)下端設置有被控對象預測模型，比例環(huán)節(jié)一側設置有復位環(huán)節(jié)，復位環(huán)節(jié)一側設置有補償環(huán)節(jié)，補償環(huán)節(jié)一側設置有限幅環(huán)節(jié)。

上述結構中，比例環(huán)節(jié)能保證輸入到PSS中的信號有足夠的強度，復位環(huán)節(jié)能使PSS的最終輸出為零，當系統(tǒng)受到干擾時，該環(huán)節(jié)能保證動態(tài)信號的順利通過，從而保證只有系統(tǒng)受到干擾時，PSS才起作用。補償環(huán)節(jié)由若干個超前校正環(huán)節(jié)組成，每個超前環(huán)節(jié)可以校正30～40電角度。限幅環(huán)節(jié)用于限制PSS的輸出范圍，防止其輸出過高或過低，預測控制的控制規(guī)律是通過滾動優(yōu)化系統(tǒng)得到的，在求解控制規(guī)律的過程中需要滿足一定的性能指標。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：滾動優(yōu)化系統(tǒng)與被控對象相連接，預測系統(tǒng)與參考軌跡系統(tǒng)相連接。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：預測控制器與單機無窮大系統(tǒng)相連接，預測控制器與被控對象預測模型相連接。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：補償環(huán)節(jié)與限幅環(huán)節(jié)相連接，限幅環(huán)節(jié)與單機無窮大系統(tǒng)相連接。

本實用新型的有益效果在于：解決非線性系統(tǒng)問題，采用了非線性預測控制，利用粒子群算法進行滾動優(yōu)化，可以快速得到系統(tǒng)控制輸入量，提高了基于粒子群優(yōu)化系統(tǒng)的響應速度，采用了雙模控制策略，可提高系統(tǒng)的控制性能和指標。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型預測控制結構示意圖；

圖2是本實用新型所述的一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的NMPC PSS結構框圖；

圖3是本實用新型所述的一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的PID PSS結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1-圖2-圖3所示，一種基于非線性預測控制的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，包括預測控制器6、被控對象預測模型7、單機無窮大系統(tǒng)8和限幅環(huán)節(jié)12，參考軌跡系統(tǒng)1一側設置有滾動優(yōu)化系統(tǒng)2，預測控制的控制規(guī)律是通過滾動優(yōu)化系統(tǒng)2得到的，在求解控制規(guī)律的過程中需要滿足一定的性能指標，被控對象3下端設置有模型5，模型5下端設置有預測系統(tǒng)4，預測控制器6一側設置有單機無窮大系統(tǒng)8，單機無窮大系統(tǒng)8下端設置有被控對象預測模型7，比例環(huán)節(jié)9一側設置有復位環(huán)節(jié)10，復位環(huán)節(jié)10一側設置有補償環(huán)節(jié)11，補償環(huán)節(jié)11一側設置有限幅環(huán)節(jié)12。

上述結構中，比例環(huán)節(jié)9能保證輸入到PSS中的信號有足夠的強度，復位環(huán)節(jié)10能使PSS的最終輸出為零，當系統(tǒng)受到干擾時，該環(huán)節(jié)能保證動態(tài)信號的順利通過，從而保證只有系統(tǒng)受到干擾時，PSS才起作用。補償環(huán)節(jié)11由若干個超前校正環(huán)節(jié)組成，每個超前環(huán)節(jié)可以校正30～40電角度。限幅環(huán)節(jié)12用于限制PSS的輸出范圍，防止其輸出過高或過低，預測控制的控制規(guī)律是通過滾動優(yōu)化系統(tǒng)2得到的，在求解控制規(guī)律的過程中需要滿足一定的性能指標。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：滾動優(yōu)化系統(tǒng)2與被控對象3相連接，預測系統(tǒng)4與參考軌跡系統(tǒng)1相連接，預測控制器6與單機無窮大系統(tǒng)8相連接，預測控制器6與被控對象預測模型7相連接，補償環(huán)節(jié)11與限幅環(huán)節(jié)12相連接，限幅環(huán)節(jié)12與單機無窮大系統(tǒng)8相連接。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其效物界定。