一種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制方法
【專利摘要】本發明提供一種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制方法，首先建立無功補償裝置的離散時間模糊狀態方程；然后提供一種模糊狀態反饋控制器；離線計算模糊狀態反饋控制器參數矩陣；使用模糊狀態反饋控制器進行無功補償裝置的在線控制，實現對無功的補償。本發明有效地解決了無功補償裝置物理系統中的非線性項處理技術問題；并且能夠確保高精度的無功補償裝置狀態反饋控制，達到改善供電網運行條件，治理電力公害，提高輸、配電系統的可靠性，抑制系統過電壓，改善其動態特性，抑制諧波，減少諧波對電能造成的污染和電壓閃變，穩定系統電壓，快速跟蹤無功補償，提高功率因數等目的。
【專利說明】
-種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制方法
技術領域
[0001] 本發明屬于市政綜合管廊電力系統無功補償裝置的控制系統設計領域，尤其設及 一種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制方法。
【背景技術】
[0002] TCR型高壓靜止型動態無功補償裝置廣泛應用于綜合管廊等市政配電網中，其主 要作用就是改善供電網運行條件，治理電力公害，提高輸、配電系統的可靠性，抑制系統過 電壓，改善其動態特性，抑制諧波，減少諧波對電能造成的污染和電壓閃變，穩定系統電壓， 快速跟蹤無功補償，提高功率因數。
[0003] TCR型高壓靜止型動態無功補償裝置無功補償控制系統適用于電壓等級為服V~ 35KV的TCR型SVC裝置的自動調節與監控。系統通常采用組屏安裝方式，可W完成對TCR的全 面監控。該系統運用快速調節算法，實現對無功的快速補償，可有效抑制電壓波動、閃變，減 少電力系統中的諧波，提高功率因數。從而起到改善電能質量，提高生產效率的作用。
[0004] 需要特別指出的是，狀態反饋控制是TCR型高壓靜止型動態無功補償裝置獲得良 好的動靜態性能的有效且常用的一種控制手段。但是，由于實際TCR型高壓靜止型動態無功 補償裝置系統具有很強的非線性特性，也使得常規的線性狀態反饋控制方法并不實用;此 夕h常規的模糊狀態反饋控制方法保守性非常大，在應用它進行TCR型高壓靜止型動態無功 補償裝置的狀態反饋控制時常常得不到可行的解決方案。于是，設計高精度且大裕量的無 功補償裝置狀態反饋控制方法，成為TCR型高壓靜止型動態無功補償裝置無功補償控制領 域內的一個亟待解決的技術難題。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是:提供一種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制 方法，解決無功補償裝置物理系統中的非線性項處理技術問題。
[0006] 本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種市政電力系統無功補償裝 置狀態反饋控制方法，其特征在于:它包括W下步驟：
[0007] S1、建立無功補償裝置的離散時間模糊狀態方程：
[000引
[0009] 其中，X化)和X化+1)分別為k和k+1時刻的無功補償裝置狀態向量，維數為niXl;u (k)為k時刻的無功補償裝置輸入向量，維數為n2Xl;z化)為k時刻的無功補償裝置的模糊 前件變量，hi(z化））為k時刻關于Z化)的第i個模糊隸屬函數;Al為m Xni維矩陣，B^mXns 維矩陣，且Ai、Bi均為已知矩陣，r為模糊規則數；
[0010] S2、提供一種模糊狀態反饋控制器：
[0011]
[0012]其中，Gij、Fij為待求解的模糊狀態反饋控制器參數矩陣，Gij為niXni維矩陣，相為 MXm維矩陣;Z化-1)為k-1時刻的無功補償裝置的模糊前件變量，hi(z化-1))為k-1時刻關 于Z化-1)的第i個模糊隸屬函數；
[0013] S3、離線計算模糊狀態反饋控制器參數矩陣，計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條模糊規則與第i條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模 糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pis為第i條模糊規則與第S條模糊規則相互影響下的 無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pu為第1條模糊規則與第j條 模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pjs為 第j條模糊規則與第S條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣， 為mXni維矩陣;Fii為第1條模糊規則與第i條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的 前部增益矩陣，為ri2 Xni維矩陣;Fu為第1條模糊規則與第j條模糊規則相互影響下的無功 補償裝置設計的前部增益矩陣，為nsXni維矩陣;Gii為第1條模糊規則與第i條模糊規則相 互影響下的無功補償裝置設計的后部部增益矩陣，為mXni維矩陣;Gu為第1條模糊規則與 第j條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的后部增益矩陣，為mXni維矩陣；
[0017] S4、使用模糊狀態反饋控制器進行無功補償裝置的在線控制，實現對無功的補償。
[0018] 本發明的有益效果為:首先利用模糊建模技術建立起無功補償裝置的離散時間模 糊狀態方程，有效地解決了無功補償裝置物理系統中的非線性項處理技術問題;繼而提出 一種有別于W往的用于模糊狀態反饋控制的新型模糊狀態反饋控制器，它可W充分考慮無 功補償裝置的物理特性，并且給出了 W線性矩陣不等式形式求解的模糊狀態反饋控制器參 數矩陣求解條件;能夠確保高精度的無功補償裝置狀態反饋控制，達到改善供電網運行條 件，治理電力公害，提高輸、配電系統的可靠性，抑制系統過電壓，改善其動態特性，抑制諧 波，減少諧波對電能造成的污染和電壓閃變，穩定系統電壓，快速跟蹤無功補償，提高功率 因數等目的。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的方法流程圖。
[0020] 圖2為本發明一實施例的第一組狀態曲線圖。
[0021 ]圖3為本發明一實施例的第二組狀態曲線圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實例和附圖對本發明做進一步說明。
[0023] 本發明提供一種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制方法，如圖1所示，包括 W下步驟：
[0024] SI、律而無功補俟裝晉的離前時間橫棚狀態方程：
[0025]
[00%]其中，X化)和X化+1)分別為k和k+1時刻的無功補償裝置狀態向量，維數為mXl;u (k)為k時刻的無功補償裝置輸入向量，維數為mXl;z化)為k時刻的無功補償裝置的模糊 前件變量，hi(z化））為k時刻關于Z化)的第i個模糊隸屬函數;A功mXm維矩陣，B功mXm 維矩陣，且Ai、Bi均為已知矩陣，r為模糊規則數；
[0027] S2、搖化一種檀細獻杰巧儲梓制器，
[002引
[0029] 其中，6^、柏為待求解的模糊狀態反饋控制器參數矩陣，Gij為m Xni維矩陣，相為 MXm維矩陣;Z化-1)為k-1時刻的無功補償裝置的模糊前件變量，hi(z化-1))為k-1時刻關 于Z化-1)的第i個模糊隸屬函數。需要特別指出的是，S2中提出的模糊狀態反饋控制器有別 于W往的常規模糊狀態反饋控制器，它首次考慮到了 k-1時刻的系統狀態信息。
[0030] S3、離線計算模糊狀態反饋控制器參數矩陣，計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條模糊規則與第i條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模 糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pis為第i條模糊規則與第S條模糊規則相互影響下的 無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pu為第1條模糊規則與第j條 模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為niXni維矩陣;Pjs為 第j條模糊規則與第S條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣， 為mXni維矩陣;Fii為第1條模糊規則與第i條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的 前部增益矩陣，為ri2 Xni維矩陣;Fu為第1條模糊規則與第j條模糊規則相互影響下的無功 補償裝置設計的前部增益矩陣，為nsXni維矩陣;Gii為第1條模糊規則與第i條模糊規則相 互影響下的無功補償裝置設計的后部部增益矩陣，為mXni維矩陣;Gu為第1條模糊規則與 第j條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的后部增益矩陣，為mXni維矩陣。
[0034] S4、使用模糊狀態反饋控制器進行無功補償裝置的在線控制，實現對無功的補償， 從而達到改善供電網運行條件，治理電力公害，提高輸、配電系統的可靠性，抑制系統過電 壓，改善其動態特性，抑制諧波，減少諧波對電能造成的污染和電壓閃變，穩定系統電壓，快 速跟蹤無功補償，提高功率因數等目的。
[0035] W某市政項目綜合管廊配電網目線上接有一TCR型高壓靜止型動態無功補償裝置 為例，其離散時間模糊狀態方程為：
[0036]
[0037]
[00；3 引
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 為了檢驗本發明提出的無功補償裝置狀態反饋控制方法的有效性，實施例中測試 了一組數據。在該組測試數據中，系統狀態初始值選定為:xi(0) = 1.6和xi(0) = 2.5。圖2為 本發明一實施例的第一組狀態Xl化)的曲線，圖3為本發明個實施例的第二組狀態X2化)的曲 線。從圖2和圖3可W看出，兩組系統狀態能夠很迅速的趨近于零，也就是說，本發明方法具 有高精度的狀態反饋控制性能，運也顯示出了本發明提供的電力系統無功補償裝置狀態反 饋控制方法的科學性和實用性。
[0044] W上實施例僅用于說明本發明的設計思想和特點，其目的在于使本領域內的技術 人員能夠了解本發明的內容并據W實施，本發明的保護范圍不限于上述實施例。所W，凡依 據本發明所掲示的原理、設計思路所作的等同變化或修飾，均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種市政電力系統無功補償裝置狀態反饋控制方法，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方程：其中，x(k)和x(k+l)分別為k和k+Ι時刻的無功補償裝置狀態向量，維數為ηιΧ 1 ;u(k)為 k時刻的無功補償裝置輸入向量，維數為n2Xl;z(k)為k時刻的無功補償裝置的模糊前件變 量，1η( ζ(1〇)為k時刻關于z(k)的第i個模糊隸屬函數;AiSmXm維矩陣，維矩 陣，且為已知矩陣，r為模糊規則數； 52、 提供一種模糊狀態反饋控制器：其中，Gi^Fij為待求解的模糊狀態反饋控制器參數矩陣，Gij為m Xm維矩陣，Fij為n2 X m維矩陣;z(k-l)為k-1時刻的無功補償裝置的模糊前件變量，1^(2(1^-1))為1^-1時刻關于2 (k-Ι)的第i個模糊隸屬函數； 53、 離線計算模糊狀態反饋控制器參數矩陣，計算方法為求解如下形式的線性矩陣不 等式：其中，Pu為第1條模糊規則與第i條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李 亞普諾夫矩陣，為ηιχηι維矩陣;Pls為第i條模糊規則與第s條模糊規則相互影響下的無功 補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為mXm維矩陣;Ρ υ為第1條模糊規則與第j條模糊 規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為mXm維矩陣;P js為第j條 模糊規則與第s條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的模糊李亞普諾夫矩陣，為m Xm維矩陣;Fu為第1條模糊規則與第i條模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的前部 增益矩陣，為n 2Xm維矩陣為第1條模糊規則與第j條模糊規則相互影響下的無功補償 裝置設計的前部增益矩陣，為n2Xm維矩陣;Gu為第1條模糊規則與第i條模糊規則相互影 響下的無功補償裝置設計的后部增益矩陣，為mXm維矩陣為第1條模糊規則與第j條 模糊規則相互影響下的無功補償裝置設計的后部增益矩陣，為mXm維矩陣； 54、 使用模糊狀態反饋控制器進行無功補償裝置的在線控制，實現對無功的補償。
【文檔編號】H02J3/18GK105826932SQ201610375167
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】趙昊裔
【申請人】中冶南方工程技術有限公司