现代控制技术在电力系统控制中应用论文

现代控制技术在电力系统控制中应用论文摘要：电力系统是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变性且参数不确切可知，并含有大量未建模动态部分。电力系统地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效控制是极为困难的。相信未来的控制理论会不断丰富，电力系统也会在先进的控制理论技术下蓬勃发展。随着全球范围内的经济与科技进步的步伐在不断加快，各种先进的控制理论被相继提出并逐渐应用到工业生产和人们的日常生活中。作为现代工业生产和城市建设中重要的基础部分，电力系统的控制能力已成为限制和提升经济和社会进步的重要因素。随着电气工程中先进技术的应用集成，系统往往越来越复杂，其非线性、时变性和不确定性参数越来越明显。同时，对于电力系统中的控制也变得越来越复杂，现代控制理论和技术逐渐地被提出和广泛地应用开来，并发挥了巨大的优势。1、非线性控制线性控制理论在电气工程自动化中已经应用十分广泛，并取得了一定成果。但实际上，线性控制技术是通过对电气产品工作中局部线性的稳定来进行模型简化设计的，对电气产品和设备本身固有的非线性特征未予考虑，始终存在着较大的控制漏洞。比如，线性控制要依靠产品运行中反馈的状态变量来实现控制，而在系统运行中有很多变量的测量并不是件容易的事，还有像机端电压并不属于系统状态变量，通过加权系数综合考虑多因素虽能在一定程度改善动态品质，但电压反馈增益不足，并不能完全满足电压调节要求。电气系统控制领域依然存在许多的重大技术难题。但我相信随着科学技术的不断发展，这些难题总将被克服。电气工程在各领域发展的同时，也对其控制技术提出了更高的要求，实践中需要出现基于非线性控制理论，可以弥补线性控制技术的不足。2、模糊控制技术目前绝大多数的电机调速控制采用的是PID控制技术，PID控制技术结构简单，具有较强的稳定性，生产实践中应用极为广泛。但随着PID控制技术的大规模应用，其系统自身也暴露出了一些问题，该技术应用的关键是对系统做出准确的测量和判断后，对系统进行自动的修正。然而，现实中多数工业工程都是非线性变化，PID虽可以将过程简化并变成基本线性模型进行控制，始终无法有效克服负载以及模型参数的大范围变化，也就是说不能更为精确地控制系统。模糊控制技术应用于电气工程中，能够反映系统的非线性时变，且不需要对被控制系统进行数学模型简化和转换，在电气产品设计中更加灵活。在电气系统调速系统的控制中，要想实现模糊控制需要设计模糊控制器，通过一定算法实现语言控制。首先，根据系统接收到的信息量进行模糊化，并将信息量进行语言转化输入到模糊量的模糊子集中；其次，拟定相应的模糊控制规则，利用适应条件内的模糊关系来确定需测试的模糊量身份；最后，由输出系统将最终的计算判决，转换为精确的信息值报告给上一级处理系统。简单模糊控制器应用于电气工程中，主要是取代传统的PID调速器，从而保证系统的动态性能。应用这一控制器，在电气系统的控制中只需要调节一个参数，缩短了响应时间。3、最优控制理论最优控制理论是现代控制理论的重要组成因素，目前已经普遍运用于自动化技术中。例如，在一些大型设备中引进了最优励磁控制技术，取代了传统的励磁控制方式，使得设备的动态质量和远程输电能力得以提高。在远距离输电系统的发电机励磁控制、发电机组快速汽门控制、发电机组的综合控制、发电机制动电阻的最优时间控制等方面取得了一系列的研究成果和一系列新一代的电力装置。电力系统最优控制理论一经创立即在电力工业中显示出巨大威力，尤其在改善电力系统小干扰稳定性及动态品质方面，最优控制是目前诸多现代电力系统控制中应用最多、最成熟的一个分支，在远距离输电系统的发电机励磁控制、发电机组快速汽门控制、发电机组的综合控制、发电机制动电阻的最优时间控制等方面取得了一系列突破性进展：大型发电机组最优励磁控制器、最优快速汽门控制器、发电机制动电阻最优控制系统等等。4、自适应控制自适应控制的目标是使控制系统对过程参数的变化，以及对未建模部分的动态过程不敏感。当过程动态变化时，自适应控制系统试图感受这一变化并实时地调节控制器参数或控制策略。目前自适应研究的重点是研究参数漂移的补偿及自适应控制系统的鲁棒性。自适应控制系统主要有两大类即自校正控制系统和模型参考自适应系统。自校正控制需要对参数进行实时辨识并用估计参数代替真实的参数，常用的辨识方法是递推最小二乘法，广义最小二乘法和最大似然估计法等。在电力系统控制的许多领域中自适应控制的控制效果优于固定参数的控制器。但应当指出，由于电力系统的电磁暂态过程变化较快，且其工况又处于不断的变化之中，所谓最佳也只是某种工况下的最佳，因而对自校正技术的实际应用而言必须解决运算速度这一问题，而采用什么样的系统化手段来确定参考模型则是电力系统模型参考自适应控制需解决的问题。目前，鲁棒自适应控制是自适应研究的热点。可以预见，随着自适应理论研究的不断深入，微型计算机的发展，自适应控制在电力系统中应用将会越来越多，控制效果也会越来越好。5、智能控制智能控制是现代自动控制领域内一个全新的词汇，但是其凭借着自己独特的控制优势已经迅速的发展起来，如今已经广泛的应用到了各个领域中。相信在不久的将来，智能控制系统也能为电力行业带来崭新的面貌。与大多数理论产生的背景一样，智能控制也是为了解决工程技术问题而在实践中产生并发展起来的一个理论。与普通的自动化控制相比，智能控制系统具有如下几个特点：（1）智能控制系统成功的完成了脱离传统模式中依靠的数学模型进行工作的模式，它以实际效果作为控制对象，在控制的实施中不依赖任何数据模型。（2）智能控制系统能很好的模拟的人脑的思维模式，并采用非线性控制系统的工作模式。（3）智能控制系统可以根据当前系统的工作状态来调整自己的控制模式进而提高系统的工作性能。（4）许多智能控制系统还具有在线识别，在线决策以及自我评估的能力，这有效的提高了整个系统的控制效率和工作效率。（5）智能控制系统采用分层信息处理法工作，反应速度较快。6、结语电力系统是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变性且参数不确切可知，并含有大量未建模动态部分。电力系统地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效控制是极为困难的。目前已经投入应用的现代控制理论种类很多，由于篇幅有限，笔者只能简单介绍几种已经应用到电力系统的现代控制理论。相信未来的控制理论会不断丰富，电力系统也会在先进的控制理论技术下蓬勃发展。参考文献：[1]潘闽南.自动化控制技术在现代电力系统中的应用[J].科技创新与应用，2014（1）[2]蔡侨侨.现代控制技术在电气工程中的应用[J].科技创新与应用，2014（5）[3]梁雨桐.现代控制技术在电气工程中的应用研究[J].科技与企业，2014（8）[4]王浩.浅谈现代控制技术在电气工程系统中的应用[J].河北企业，2011（7）