一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法，首先建立無(wú)功補(bǔ)償裝置的離散時(shí)間模糊狀態(tài)方程；然后提供一種模糊狀態(tài)反饋控制器；離線計(jì)算模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣；使用模糊狀態(tài)反饋控制器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的在線控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功的補(bǔ)償。本發(fā)明有效地解決了無(wú)功補(bǔ)償裝置物理系統(tǒng)中的非線性項(xiàng)處理技術(shù)問(wèn)題；并且能夠確保高精度的無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制，達(dá)到改善供電網(wǎng)運(yùn)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(guò)電壓，改善其動(dòng)態(tài)特性，抑制諧波，減少諧波對(duì)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(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)等目的。
【專利說(shuō)明】
-種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于市政綜合管廊電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其設(shè)及 一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] TCR型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置廣泛應(yīng)用于綜合管廊等市政配電網(wǎng)中，其主 要作用就是改善供電網(wǎng)運(yùn)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(guò) 電壓，改善其動(dòng)態(tài)特性，抑制諧波，減少諧波對(duì)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(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)。
[0003] TCR型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)適用于電壓等級(jí)為服V~ 35KV的TCR型SVC裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)與監(jiān)控。系統(tǒng)通常采用組屏安裝方式，可W完成對(duì)TCR的全 面監(jiān)控。該系統(tǒng)運(yùn)用快速調(diào)節(jié)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功的快速補(bǔ)償，可有效抑制電壓波動(dòng)、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(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置獲得良 好的動(dòng)靜態(tài)性能的有效且常用的一種控制手段。但是，由于實(shí)際TCR型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功 補(bǔ)償裝置系統(tǒng)具有很強(qiáng)的非線性特性，也使得常規(guī)的線性狀態(tài)反饋控制方法并不實(shí)用;此 夕h常規(guī)的模糊狀態(tài)反饋控制方法保守性非常大，在應(yīng)用它進(jìn)行TCR型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功 補(bǔ)償裝置的狀態(tài)反饋控制時(shí)常常得不到可行的解決方案。于是，設(shè)計(jì)高精度且大裕量的無(wú) 功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法，成為TCR型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功補(bǔ)償控制領(lǐng) 域內(nèi)的一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制 方法，解決無(wú)功補(bǔ)償裝置物理系統(tǒng)中的非線性項(xiàng)處理技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為:一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝 置狀態(tài)反饋控制方法，其特征在于:它包括W下步驟：
[0007] S1、建立無(wú)功補(bǔ)償裝置的離散時(shí)間模糊狀態(tài)方程：
[000引
[0009] 其中，X化)和X化+1)分別為k和k+1時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)為niXl;u (k)為k時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置輸入向量，維數(shù)為n2Xl;z化)為k時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置的模糊 前件變量，hi(z化））為k時(shí)刻關(guān)于Z化)的第i個(gè)模糊隸屬函數(shù);Al為m Xni維矩陣，B^mXns 維矩陣，且Ai、Bi均為已知矩陣，r為模糊規(guī)則數(shù)；
[0010] S2、提供一種模糊狀態(tài)反饋控制器：
[0011]
[0012]其中，Gij、Fij為待求解的模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣，Gij為niXni維矩陣，相為 MXm維矩陣;Z化-1)為k-1時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置的模糊前件變量，hi(z化-1))為k-1時(shí)刻關(guān) 于Z化-1)的第i個(gè)模糊隸屬函數(shù)；
[0013] S3、離線計(jì)算模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣，計(jì)算方法為求解如下形式的線性矩 陣不等式：
[0016] 其中，Pii為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模 糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pis為第i條模糊規(guī)則與第S條模糊規(guī)則相互影響下的 無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pu為第1條模糊規(guī)則與第j條 模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pjs為 第j條模糊規(guī)則與第S條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣， 為mXni維矩陣;Fii為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的 前部增益矩陣，為ri2 Xni維矩陣;Fu為第1條模糊規(guī)則與第j條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功 補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的前部增益矩陣，為nsXni維矩陣;Gii為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相 互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的后部部增益矩陣，為mXni維矩陣;Gu為第1條模糊規(guī)則與 第j條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的后部增益矩陣，為mXni維矩陣；
[0017] S4、使用模糊狀態(tài)反饋控制器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的在線控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功的補(bǔ)償。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為:首先利用模糊建模技術(shù)建立起無(wú)功補(bǔ)償裝置的離散時(shí)間模 糊狀態(tài)方程，有效地解決了無(wú)功補(bǔ)償裝置物理系統(tǒng)中的非線性項(xiàng)處理技術(shù)問(wèn)題;繼而提出 一種有別于W往的用于模糊狀態(tài)反饋控制的新型模糊狀態(tài)反饋控制器，它可W充分考慮無(wú) 功補(bǔ)償裝置的物理特性，并且給出了 W線性矩陣不等式形式求解的模糊狀態(tài)反饋控制器參 數(shù)矩陣求解條件;能夠確保高精度的無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制，達(dá)到改善供電網(wǎng)運(yùn)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(guò)電壓，改善其動(dòng)態(tài)特性，抑制諧 波，減少諧波對(duì)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(wú)功補(bǔ)償，提高功率 因數(shù)等目的。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的第一組狀態(tài)曲線圖。
[0021 ]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的第二組狀態(tài)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023] 本發(fā)明提供一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法，如圖1所示，包括 W下步驟：
[0024] SI、律而無(wú)功補(bǔ)俟裝晉的離前時(shí)間橫棚狀態(tài)方程：
[0025]
[00%]其中，X化)和X化+1)分別為k和k+1時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)為mXl;u (k)為k時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置輸入向量，維數(shù)為mXl;z化)為k時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置的模糊 前件變量，hi(z化））為k時(shí)刻關(guān)于Z化)的第i個(gè)模糊隸屬函數(shù);A功mXm維矩陣，B功mXm 維矩陣，且Ai、Bi均為已知矩陣，r為模糊規(guī)則數(shù)；
[0027] S2、搖化一種檀細(xì)獻(xiàn)杰巧儲(chǔ)梓制器，
[002引
[0029] 其中，6^、柏為待求解的模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣，Gij為m Xni維矩陣，相為 MXm維矩陣;Z化-1)為k-1時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置的模糊前件變量，hi(z化-1))為k-1時(shí)刻關(guān) 于Z化-1)的第i個(gè)模糊隸屬函數(shù)。需要特別指出的是，S2中提出的模糊狀態(tài)反饋控制器有別 于W往的常規(guī)模糊狀態(tài)反饋控制器，它首次考慮到了 k-1時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)信息。
[0030] S3、離線計(jì)算模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣，計(jì)算方法為求解如下形式的線性矩 陣不等式：
[0
[0
[0033] 其中，Pii為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模 糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pis為第i條模糊規(guī)則與第S條模糊規(guī)則相互影響下的 無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pu為第1條模糊規(guī)則與第j條 模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pjs為 第j條模糊規(guī)則與第S條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣， 為mXni維矩陣;Fii為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的 前部增益矩陣，為ri2 Xni維矩陣;Fu為第1條模糊規(guī)則與第j條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功 補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的前部增益矩陣，為nsXni維矩陣;Gii為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相 互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的后部部增益矩陣，為mXni維矩陣;Gu為第1條模糊規(guī)則與 第j條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的后部增益矩陣，為mXni維矩陣。
[0034] S4、使用模糊狀態(tài)反饋控制器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的在線控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功的補(bǔ)償， 從而達(dá)到改善供電網(wǎng)運(yùn)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(guò)電 壓，改善其動(dòng)態(tài)特性，抑制諧波，減少諧波對(duì)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(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)等目的。
[0035] W某市政項(xiàng)目綜合管廊配電網(wǎng)目線上接有一TCR型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置 為例，其離散時(shí)間模糊狀態(tài)方程為：
[0036]
[0037]
[00；3 引
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 為了檢驗(yàn)本發(fā)明提出的無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法的有效性，實(shí)施例中測(cè)試 了一組數(shù)據(jù)。在該組測(cè)試數(shù)據(jù)中，系統(tǒng)狀態(tài)初始值選定為:xi(0) = 1.6和xi(0) = 2.5。圖2為 本發(fā)明一實(shí)施例的第一組狀態(tài)Xl化)的曲線，圖3為本發(fā)明個(gè)實(shí)施例的第二組狀態(tài)X2化)的曲 線。從圖2和圖3可W看出，兩組系統(tǒng)狀態(tài)能夠很迅速的趨近于零，也就是說(shuō)，本發(fā)明方法具 有高精度的狀態(tài)反饋控制性能，運(yùn)也顯示出了本發(fā)明提供的電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反 饋控制方法的科學(xué)性和實(shí)用性。
[0044] W上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想和特點(diǎn)，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)W實(shí)施，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。所W，凡依 據(jù)本發(fā)明所掲示的原理、設(shè)計(jì)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(xiàng)】
1. 一種市政電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)反饋控制方法，其特征在于:它包括以下步驟： 51、 建立無(wú)功補(bǔ)償裝置的離散時(shí)間模糊狀態(tài)方程：其中，x(k)和x(k+l)分別為k和k+Ι時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置狀態(tài)向量，維數(shù)為ηιΧ 1 ;u(k)為 k時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置輸入向量，維數(shù)為n2Xl;z(k)為k時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置的模糊前件變 量，1η( ζ(1〇)為k時(shí)刻關(guān)于z(k)的第i個(gè)模糊隸屬函數(shù);AiSmXm維矩陣，維矩 陣，且為已知矩陣，r為模糊規(guī)則數(shù)； 52、 提供一種模糊狀態(tài)反饋控制器：其中，Gi^Fij為待求解的模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣，Gij為m Xm維矩陣，F(xiàn)ij為n2 X m維矩陣;z(k-l)為k-1時(shí)刻的無(wú)功補(bǔ)償裝置的模糊前件變量，1^(2(1^-1))為1^-1時(shí)刻關(guān)于2 (k-Ι)的第i個(gè)模糊隸屬函數(shù)； 53、 離線計(jì)算模糊狀態(tài)反饋控制器參數(shù)矩陣，計(jì)算方法為求解如下形式的線性矩陣不 等式：其中，Pu為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李 亞普諾夫矩陣，為ηιχηι維矩陣;Pls為第i條模糊規(guī)則與第s條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功 補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為mXm維矩陣;Ρ υ為第1條模糊規(guī)則與第j條模糊 規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為mXm維矩陣;P js為第j條 模糊規(guī)則與第s條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的模糊李亞普諾夫矩陣，為m Xm維矩陣;Fu為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的前部 增益矩陣，為n 2Xm維矩陣為第1條模糊規(guī)則與第j條模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償 裝置設(shè)計(jì)的前部增益矩陣，為n2Xm維矩陣;Gu為第1條模糊規(guī)則與第i條模糊規(guī)則相互影 響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的后部增益矩陣，為mXm維矩陣為第1條模糊規(guī)則與第j條 模糊規(guī)則相互影響下的無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)的后部增益矩陣，為mXm維矩陣； 54、 使用模糊狀態(tài)反饋控制器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的在線控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功的補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK105826932SQ201610375167
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】趙昊裔
【申請(qǐng)人】中冶南方工程技術(shù)有限公司