直流输电智能控制及简介.ppt
直流输电中的智能控制,2,今天的电力系统,发电,输电,配电,用户/表计,发电厂,输电线路,变电站,配电线路,用户,建设“西电东送”和“南北互供”工程，既是解决中国能源资源分布与需求不平衡的客观需要，也是中国电力工业发展的客观需要。联网方式主要有两种:高压交流和高压直流。,2,直流输电的背景,高压直流输电作为开发应用40多年的输电技术不仅改善、提高了电力系统的动态性能，而且取得了很好的社会效益。,3,随着技术的进步，晶闸管设备价格下降和可靠性提高，直流输电方式(包括远距离输电和背靠背联接)往往受到人们的青睐。高压直流输电具有很好的安全效益和经济效益，在国内外得到了越来越多的应用。,4,直流输电的背景,与交流输电相比，采用直流输电具有如下技术特点，故而可以很好地满足西电东送和全国联网的要求1、当输送功率相同时，其线路造价低。2、两端交流电力系统不需要同步运行，输电距离不受电力系统同步运行稳定性的限制，可避免交流联网时短路容量的增加;还可以提高与直流线路并列运行的交流输电系统的稳定性。,5,3、调节快速，提高了交流系统运行可靠性 由于采用了电子换流装置，可在直流回路中快速地(毫秒级)大幅度地调节有功功率或改变功率的流动方向，使系统受到扰动或发生故障时改善动态特性,6,4、输送功率和距离不受限制，HVDC还可以限制短路电流。（直流电缆在稳定直流时不产生电容，护套和绝缘基本没有无功损耗）5、实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系，既可得到联网的技术经济效益，又可避免大面积停电事故的发生。,7,HVDC系统是高度可控的，控制系统是直流输电技术的核心。长期以来，人们对直流输电控制对整个交直流混合系统稳定性的影响问题进行了大量的研究，主要集中在以下三个方面：1）研究不同条件下交直流混合系统相互作用的现象与本质；2）综合运用各种控制器设计算法设计直流基本控制器或直流附加控制器以提高交直流混合系统的稳定性。3）研究在一个包含多条直流的交直流混合系统中控制策略、协调恢复及控制器之间协调的问题,8,直流输电控制系统直流输电系统中，其控制系统一般包括有基本控制和附加控制。1）基本控制 其作用是确保直流系统按照指定的功率安全运行，在整流侧基本上采用恒定电流控制和 限制控制相结合的方式，逆变侧多采用恒定息弧角控制或恒定电压控制，以保证系统获得 正常的直流电压。,2）附加控制 采用附加控制主要原因：增加对交流系统机电振荡的阻尼；提高暂态稳定性；抑制交流系统的次同步振荡；隔离系统之间的干扰；孤立小系统的频率控制；无功功率调节和电压支持。附加控制采用取自交流系统的信号来调节直流量，这些信号可能是频率、电压的幅值和 相位以及潮流。目前主要有功率调制、逆变器息弧角调制或熄弧角联合调制。,常规的控制方法：PI、PID调节器或神经网络控制器。,对于PI、PID调节器：将直流电流互感器测得的实际直流电流Id与电流整定值Iref相比较，再将误差信号=Iref-Id输入PI、PID调节器，产生触发延迟角信号。在设计控制器之前，首先必须对系统进行微偏线性化。对于整流状态，如果测得的电流小于整定值，则必须较小角，以升高整流器空载电压，使电流增大；如果测得的电流大于整定值，则必须增大角，从而保持直流线路上的电流Id恒定 对于神经网络控制器：将系统实际的直流电流Id或触发角与电流整定值Iref或最优控制目标相比较，再将其误差输入神经网络控制器，通过训练得到合适的触发角修正量，输入直流系统。,直流输电系统中的换流器具有很强的非线性，系统的运行工况随时都会发生变化系统扰动发生的地点、类型及严重程度具有随机性；此外，换流器还含有未建模动态部分。这些因素使得基于直流输电系统准静态模型的常规控制器设计方法常常不能很好的满足系统的实际要求。随着电力电子技术及微型计算机的发展，人们把先进的控制理论应用到直流系统控制器的设计中，研究出多种新型控器。,1.定电流单神经元自适应PID控制器 背景：神经元模型如下图所示：,控制过程为:首先将电流参考值Iref与Id 直流线路上电流儿之差输入到状态变换器得到三个变换后的值x1(k)，x2(k)，x3(k)，这三个量作为神经元的输入，通过Hebb算法在线训练网络，同时在线修正ku。训练完毕的输出 作为整流器触发角的调整量,单神经元自适应PID高压直流控制器调整参数少，易于调试，能较大改变非线性时变对象的动态品质，能够适应过程的时变特性，保证控制系统在最佳状态下运行，控制品质明显优于常规控制器。和神经网络控制器相比，由于神经元个数只有一个，计算量相对少很多，在线训练时间短，因此响应要迅速许多。,2.多馈入交直流模糊附加控制器 背景：（1）模糊控制是以模糊集合理论为基础的一种新兴的控制手段，它是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。模糊控制的核心就是利用模糊集合理论，把人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制算法，这种方法不仅能实现控制而且能够模拟人的思维方式对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。其基本结构如下：,（2）多馈入直流输电系统：多条直流输电线路落于同一交流电力系统，便形成了多馈入直流输电系统（MIDC）。与单馈入直流输电系统相比，MIDC具有较大的输送容量和更为灵活的运行方式，同时也带来了问题，如：换向失败、故障后恢复、控制器的协调问题等等。下图为控制器所针对的研究对象系统模型：,在直流联络线DE整流侧设计的附加阻尼控制器，用以阻尼区域间振荡：,在直流联络线GH整流侧设计的附加频率控制器，用以保持系统的频率：多馈入交直流附加模糊控制器能够有效的改善系统的暂态稳定性，具有良好的鲁棒性和自适应性。,以上两种控制器是针对直流输电控制系统研究所举的两个例子。除此之外，研究者还依据各种先进的智能控制理论研究出多种新型控制器：1.基本控制：（1）基于辨识技术构造了一种新型的自适应控制 器用作直流基本控制，具有较强的鲁棒性；（2）提出用根轨迹分析方法来确定直流附加控制器的最佳反馈信号，再用H鲁棒控制算法设计逆变侧基本控制器；（3）基于非线性控制理论，设计了非线性基本控制器，表现出良好的动态特性。,2.附加控制器：（1）应用能量函数法，设计出一种附加模糊逻辑控制器，提高了交直流互联系统的稳定性水平；（2）基于参数自适应模糊PID算法提出了HVCD紧急功率支援控制器，稳定了系统的频率；（3）基于模糊控制理论，设计了直流模糊逻辑调节器和发电机励磁调节器，改善了系统的阻尼 等等,谢谢!,24,
