電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制：經(jīng)典與自適應(yīng)模糊方法

摘 要：負(fù)荷頻率控制的動態(tài)性能多區(qū)域電力系統(tǒng)是利用模糊邏輯控制器來完成的。速度的變化導(dǎo)致頻率的變化。因此，有必要保持網(wǎng)絡(luò)頻率恒定，電力系統(tǒng)能夠令人滿意的運(yùn)行，并且，多種并行運(yùn)行的電動機(jī)應(yīng)該獲得正確運(yùn)行所需的速度和時間的同步時鐘系統(tǒng)，以此使設(shè)備正常運(yùn)行。多區(qū)域電力系統(tǒng)的仿真結(jié)果證明了負(fù)荷頻率控制（LFC）提出的有效性，并且在經(jīng)典PID控制器中顯示了它的優(yōu)越性。負(fù)荷頻率控制器在每個區(qū)域的主要目標(biāo)是供應(yīng)負(fù)荷需求和電力傳輸通過綁線瞬態(tài)偏差最小化，確保穩(wěn)定狀態(tài)的錯誤是零，保證頻率指定一個特定的限制范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷頻率控制；自適應(yīng)模糊方法；模糊邏輯控制

1 負(fù)荷頻率控制

負(fù)荷頻率的主要功能是保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。PI控制器能給出好的動態(tài)響應(yīng)，但當(dāng)系統(tǒng)中像鍋爐負(fù)荷變化的動態(tài)問題增加導(dǎo)致復(fù)雜的干擾時，他們的動態(tài)性能惡化。因此，人工智能控制器，像模糊和神經(jīng)控制方法在這方面更合適。他們提供控制系統(tǒng)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(tǒng)控制器特別是復(fù)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(lián)與線性GRC和GDB，模糊邏輯系統(tǒng)用于每一區(qū)域。因此提出了直接-間接模糊邏輯LFC。開發(fā)直接-間接AFLC，模糊系統(tǒng)擁有解模糊器，產(chǎn)品推理和模糊化已被考慮進(jìn)去。有包涵“Mamdani推理系統(tǒng)”和“sugeno類型推斷系統(tǒng)”兩種基本類型的模糊推理系統(tǒng)。

1.2 LF控制器的設(shè)計

FLC是基于一個由知識獲取過程或從自組織控制體系結(jié)構(gòu)自動合成的控制器的一種學(xué)科。輸入分為7個三角模糊集。第一個塊的內(nèi)部控制器是模糊化，將每一塊輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個或多個成員函數(shù)。模糊化模塊就可以與確定每個規(guī)則匹配的條件、特定的輸入實(shí)例決定的規(guī)則的條件的輸入的數(shù)據(jù)相匹配。有一個隸屬程度的語言術(shù)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(qū)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(lián)絡(luò)線功率偏差成正比。如果合適的ACE確定下來，所有其他動態(tài)參數(shù)定居下來。從屬函數(shù)指定一個給定的輸入屬于一個集合的程度。在文獻(xiàn)中，使用了許多從屬函數(shù)的形式。許多研究人員使用三角從屬函數(shù)類型。此外，從屬函數(shù)隔離成七個語言的變量：（1）負(fù)方的偏差（NB）；（2）負(fù)的中等偏差（NM）；（3）負(fù)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(guī)則表中，由輸入和輸出定義出了25個規(guī)則。通常模糊邏輯控制系統(tǒng)由圖2中四個主要元素產(chǎn)生：模糊化接口，模糊推理引擎，模糊規(guī)則矩陣和去模糊化接口。

1.4 問題公式化

FLC的目標(biāo)是通過系統(tǒng)頻率控制去保持系統(tǒng)電力平衡。只要真正的電力需求發(fā)生變化，頻率就會發(fā)生改變。這個頻率誤差放大、混合，改變?yōu)檩斔徒o渦輪調(diào)速器的命令信號。調(diào)速器通過改變渦輪輸出來恢復(fù)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?，F(xiàn)在假設(shè)我們有一個互聯(lián)電力系統(tǒng)分解成兩個區(qū)域，每個區(qū)域有一個發(fā)動機(jī)。兩個區(qū)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(fù)荷區(qū)域和另外一個相等的但是為負(fù)的負(fù)荷區(qū)域。

1.5 方法

一個相互關(guān)聯(lián)的電力系統(tǒng)分為兩個領(lǐng)域，每個有一個發(fā)電機(jī)。兩個區(qū)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(fù)荷區(qū)域和另外一個相等的但是為負(fù)的負(fù)荷區(qū)域。反之亦然，這取決于流動的方向。流動的方向?qū)⑷Q于區(qū)域之間的相對相位角，這是由區(qū)域的相對速度偏差決定的。考慮三個區(qū)域通過結(jié)線互連系統(tǒng)，因此在穩(wěn)態(tài)方程，

如果我們考慮第i個控制區(qū)域，它的凈交換等于兆瓦的總和，所有M個輸出的聯(lián)絡(luò)線。作為區(qū)域控制誤差，ACEi應(yīng)該反映的總的功率交換應(yīng)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(qū)域二級LFC的發(fā)電機(jī)都有聯(lián)系?，F(xiàn)在的主要目標(biāo)是保持頻率偏移，或負(fù)荷頻率變化的三個方面在穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)該是零。

1.6 模擬結(jié)果

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

2 結(jié)束語

為了消除頻率的偏差和聯(lián)絡(luò)線功率的互聯(lián)區(qū)域并保持在預(yù)定值的電力，提出了FLC包括常規(guī)積分控制器。相對于常規(guī)積分控制器改善兩功率區(qū)的動態(tài)性能，F(xiàn)LC是更有效的手段。當(dāng)GRC是保證所有負(fù)荷需求的變化，對于電力領(lǐng)域的穩(wěn)定性來說，該模糊控制器具有良好的動態(tài)性能。

參考文獻(xiàn)

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

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