一種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金行業(yè)中電力系統(tǒng)無功補償裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一 種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] TCR型高壓靜止型動態(tài)無功補償裝置廣泛應(yīng)用于高壓、超高壓交直流輸電系統(tǒng)和 冶金等工業(yè)配電網(wǎng)中，其主要作用就是改善供電網(wǎng)運行條件，治理電力公害，提高輸、配電 系統(tǒng)的可靠性，抑制系統(tǒng)過電壓，改善其動態(tài)特性，抑制諧波，減少諧波對電能造成的污染 和電壓閃變，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，快速跟蹤無功補償，提高功率因數(shù)。
[0003] TCR型高壓靜止型動態(tài)無功補償裝置無功補償控制系統(tǒng)適用于電壓等級為6KV~ 35KV的TCR型SVC裝置的自動調(diào)節(jié)與監(jiān)控。系統(tǒng)通常采用組屏安裝方式，可以完成對TCR 的全面監(jiān)控。該系統(tǒng)運用快速調(diào)節(jié)算法，實現(xiàn)對無功的快速補償，可有效抑制電壓波動、閃 變，減少電力系統(tǒng)中的諧波，提高功率因數(shù)。從而起到改善電能質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的作用。
[0004] 需要特別指出的是，狀態(tài)反饋控制是TCR型高壓靜止型動態(tài)無功補償裝置獲得良 好的動靜態(tài)性能的有效且常用的一種控制手段。但是，由于實際系統(tǒng)的物理限制，控制系統(tǒng) 的狀態(tài)向量往往是不可測量的，更為不利的是裝置本身的非線性特性也使得常規(guī)狀態(tài)估計 方法并不實用。此時，設(shè)計高精度的動態(tài)輸出反饋控制方法，成為TCR型高壓靜止型動態(tài)無 功補償裝置無功補償控制領(lǐng)域內(nèi)的一個技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制 方法，能夠確保高精度的無功補償裝置控制效果。
[0006] 本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案為：一種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸 出反饋控制方法，其特征在于：它包括以下步驟：
[0007] Sl、建立無功補償裝置的離散時間模糊狀態(tài)方程：
[0009] 其中，x(k)為k時刻的無功補償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)為Ii1X I ;x(k+l)為k+Ι時刻 的無功補償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)Sn1Xl ;u(k)為k時刻的無功補償裝置輸入向量，維數(shù)為 n2Xl ;y(k)為k時刻的無功補償裝置輸出向量，維數(shù)Sn3Xl ;z(k)為k時刻的無功補償裝 置的模糊前件變量，Ii1 (z (k))為k時刻關(guān)于z (k)的第i個模糊隸屬函數(shù);A1S n i X叫維矩 陣，B1S η '112維矩陣，C $ η 3Χηι維矩陣，且A p (^均為已知矩陣，r為模糊規(guī)則數(shù)；
[0010] S2、提供一種模糊動態(tài)輸出反饋控制器：
[0014] 其中，辦:）為k時刻的無功補償裝置狀態(tài)估計向量，維數(shù)Sn1X I ;錢1 + 1)為k+1 時刻的無功補償裝置狀態(tài)估計向量，維數(shù)Sn1Xl ;z(k_l)為k-1時刻的無功補償裝置的模 糊前件變量，Ii1 (z (k-Ι))為k-Ι時刻關(guān)于z (k-Ι)的第i個模糊隸屬函數(shù)；jK幻為k時刻的 無功補償裝置輸出估計向量，維數(shù)Sn3Xl ;GlP KlP Flj為待求解的模糊動態(tài)輸出反饋控制 器的參數(shù)矩陣，GljS η 1父111維矩陣，K ^為η 1父113維矩陣，F(xiàn) ^為!^※叫維矩陣；
[0015] S3、離線計算模糊動態(tài)輸出反饋控制器的參數(shù)矩陣，計算方法為求解如下形式的 線性矩陣不等式：
[0017] 其中，Pll1和P Η2為待求解的模糊李亞普諾夫矩陣，且其均為η 1父111維矩陣；
[0018] S4、使用模糊動態(tài)輸出反饋控制器進(jìn)行無功補償裝置的在線控制，實現(xiàn)對無功的 補償。
[0019] 本發(fā)明的有益效果為：利用模糊建模技術(shù)建立起無功補償裝置的離散時間模糊狀 態(tài)方程，有效地解決了無功補償裝置物理系統(tǒng)中的非線性項處理技術(shù)問題；提出一種有別 于以往的模糊動態(tài)輸出反饋控制器，首次考慮到了 k-Ι時刻的系統(tǒng)狀態(tài)信息，充分考慮無 功補償裝置的物理特性，并且給出了以線性矩陣不等式形式求解的模糊動態(tài)輸出反饋控制 器的參數(shù)矩陣求解條件；能夠確保高精度的無功補償裝置控制效果，實現(xiàn)對無功的快速補 償，可有效抑制電壓波動、閃變，減少電力系統(tǒng)中的諧波，提高功率因數(shù)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明一實施例的方法流程圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明一實施例的第一組估計誤差曲線。
[0022] 圖3為本發(fā)明一實施例的第二組估計誤差曲線。
[0023] 圖4為本發(fā)明一實施例的第一組狀態(tài)曲線。
[0024] 圖5為本發(fā)明一實施例的第二組狀態(tài)曲線。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026] 圖1為本發(fā)明一實施例的方法流程圖，一種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋 控制方法，其特征在于：它包括以下步驟：
[0027] Sl、建立無功補償裝置的離散時間模糊狀態(tài)方程：
[0029] 其中，x(k)為k時刻的無功補償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)為Ii1X I ;x(k+l)為k+Ι時刻 的無功補償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)Sn1Xl ;u(k)為k時刻的無功補償裝置輸入向量，維數(shù)為 n2Xl ;y(k)為k時刻的無功補償裝置輸出向量，維數(shù)Sn3Xl ;z(k)為k時刻的無功補償裝 置的模糊前件變量，Ii1 (z (k))為k時刻關(guān)于z (k)的第i個模糊隸屬函數(shù);A1S n i X叫維矩 陣，B1S η '112維矩陣，C $ η 3Χηι維矩陣，且A p (^均為已知矩陣，r為模糊規(guī)則數(shù)；
[0030] S2、提供一種模糊動態(tài)輸出反饋控制器：
[0034] 其中，.?(幻為k時刻的無功補償裝置狀態(tài)估計向量，維數(shù)Sn1Xl ; 為k+1 時刻的無功補償裝置狀態(tài)估計向量，維數(shù)Sn1Xl ;z(k-l)為k-1時刻的無功補償裝置的模 糊前件變量，Ii1 (z (k-i))為k-i時刻關(guān)于z (k-i)的第i個模糊隸屬函數(shù)；.?'α)為k時刻的 無功補償裝置輸出估計向量，維數(shù)Sn3Xl ;GlP KlP Flj為待求解的模糊動態(tài)輸出反饋控制 器的參數(shù)矩陣，GljS η 1父111維矩陣，K ^為η 1父113維矩陣，F(xiàn) ^為!^※叫維矩陣；
[0035] S3、離線計算模糊動態(tài)輸出反饋控制器的參數(shù)矩陣，計算方法為求解如下形式的 線性矩陣不等式：
[0037] 其中，Pll1和P H2為待求解的模糊李亞普諾夫矩陣，且其均為η 1父111維矩陣；
[0038] S4、使用模糊動態(tài)輸出反饋控制器進(jìn)行無功補償裝置的在線控制，實現(xiàn)對無功的 補償。
[0039] 以某鋼廠配電網(wǎng)目線上接有一 TCR型高壓靜止型動態(tài)無功補償裝置為例，其離散 時間模糊狀態(tài)方程為：
[0043] 按照本發(fā)明所述方法，可以得到如下可行的模糊動態(tài)輸出反饋控制器的參數(shù)矩 陣：
[0048] F21= 10 3X [-0.2566 0.5058] ,F22= 10 3X [-0.4872 -0.5377]。
[0049] 為了檢驗本發(fā)明提出的無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制方法的有效性，實施例 中測試了一組數(shù)據(jù)。在該組測試數(shù)據(jù)中，系統(tǒng)狀態(tài)初始值選定為：Xl(〇) =1.5和七(0) =-1. 5 ;而模糊動態(tài)輸出反饋控制器狀態(tài)初始值選取為：元(〇) = 3.5和七(0) = 15 6不 失一般性，定義系統(tǒng)狀態(tài)量和估計量之間的兩組偏差信號為：(A)-^(A)和 A⑷= .ν2(Α)-.?·:⑷。圖2為本發(fā)明一個實施例的第一組狀態(tài)估計誤差ei(k)的曲線，圖3 為本發(fā)明一個實施例的第二組狀態(tài)估計誤差4〇0的曲線。圖4為本發(fā)明一個實施例的第 一組狀態(tài)X1GO曲線，圖5為本發(fā)明一個實施例的第二組狀態(tài)X2GO曲線。從圖2-圖5可 以看出，系統(tǒng)誤差能夠很迅速的趨近于零，也就是說，本發(fā)明方法具有高精度的控制性能， 這也顯示出了本發(fā)明提供的電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制方法的科學(xué)性和實 用性。
[0050] 以上實施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計思想和特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù) 人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實施例。所以，凡依 據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設(shè)計思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于：它包括以下步 驟： 51、 建立無功補償裝置的離散時間模糊狀態(tài)方程：其中，X(k)為k時刻的無功補償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)Sn1Xl;x(k+l)為k+1時刻的 無功補償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)為Ii1XI;u(k)為k時刻的無功補償裝置輸入向量，維數(shù)為 n2Xl;y(k)為k時刻的無功補償裝置輸出向量，維數(shù)Sn3Xl;z(k)為k時刻的無功補償裝 置的模糊前件變量，Ii1(z(k))為k時刻關(guān)于z(k)的第i個模糊隸屬函數(shù);A1SniX叫維矩 陣，n'叫維矩陣，C$n3Xni維矩陣，且Ap (^均為已知矩陣，r為模糊規(guī)則數(shù)； 52、 提供一種模糊動態(tài)輸出反饋控制器：其中，為k時刻的無功補償裝置狀態(tài)估計向量，維數(shù)Sn1Xl; + 為k+1時刻 的無功補償裝置狀態(tài)估計向量，維數(shù)Sn1Xl;z(k-l)為k-1時刻的無功補償裝置的模糊前 件變量，Ill(z(k-1))為k-1時刻關(guān)于z(k-1)的第i個模糊隸屬函數(shù)；.('(G為k時刻的無功 補償裝置輸出估計向量，維數(shù)Sn3Xl;GlPKipFu為待求解的模糊動態(tài)輸出反饋控制器的 參數(shù)矩陣，6;。為n丨父叫維矩陣，K;。為n丨父叫維矩陣，F(xiàn);。為!^※叫維矩陣； 53、 離線計算模糊動態(tài)輸出反饋控制器的參數(shù)矩陣，計算方法為求解如下形式的線性 矩陣不等式：I< / < / < /\1 < / <r,l<.v<r; 其中，Pll1和PH2為待求解的模糊李亞普諾夫矩陣，且其均為n1父111維矩陣； S4、使用模糊動態(tài)輸出反饋控制器進(jìn)行無功補償裝置的在線控制，實現(xiàn)對無功的補償。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)無功補償裝置動態(tài)輸出反饋控制方法，利用模糊建模技術(shù)建立起無功補償裝置的離散時間模糊狀態(tài)方程，有效地解決了無功補償裝置物理系統(tǒng)中的非線性項處理技術(shù)問題；提出一種有別于以往的模糊動態(tài)輸出反饋控制器，首次考慮到了<i>k</i>-1時刻的系統(tǒng)狀態(tài)信息，充分考慮無功補償裝置的物理特性，并且給出了以線性矩陣不等式形式求解的模糊動態(tài)輸出反饋控制器的參數(shù)矩陣求解條件；能夠確保高精度的無功補償裝置控制效果，實現(xiàn)對無功的快速補償，可有效抑制電壓波動、閃變，減少電力系統(tǒng)中的諧波，提高功率因數(shù)。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號】CN105226674
【申請?zhí)枴緾N201510710456
【發(fā)明人】趙昊裔
【申請人】中冶南方工程技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月28日