电力系统负荷频率控制：经典与自适应模糊方法

摘 要：负荷频率控制的动态性能多区域电力系统是利用模糊逻辑控制器来完成的。速度的变化导致频率的变化。因此，有必要保持网络频率恒定，电力系统能够令人满意的运行，并且，多种并行运行的电动机应该获得正确运行所需的速度和时间的同步时钟系统，以此使设备正常运行。多区域电力系统的仿真结果证明了负荷频率控制（LFC）提出的有效性，并且在经典PID控制器中显示了它的优越性。负荷频率控制器在每个区域的主要目标是供应负荷需求和电力传输通过绑线瞬态偏差最小化，确保稳定状态的错误是零，保证频率指定一个特定的限制范围内。

关键词：负荷频率控制；自适应模糊方法；模糊逻辑控制

1 负荷频率控制

负荷频率的主要功能是保证电力系统的稳定可靠运行。PI控制器能给出好的动态响应，但当系统中像锅炉负荷变化的动态问题增加导致复杂的干扰时，他们的动态性能恶化。因此，人工智能控制器，像模糊和神经控制方法在这方面更合适。他们提供控制系统的模型[8]自由描述，不需要相同的模型。模糊逻辑提供了相比于传统控制器特别是复杂和非线性而更好的性能。

1.1模糊逻辑控制器

AFLC方案分为直接和间接的。由于未知的互联与线性GRC和GDB，模糊逻辑系统用于每一区域。因此提出了直接-间接模糊逻辑LFC。开发直接-间接AFLC，模糊系统拥有解模糊器，产品推理和模糊化已被考虑进去。有包涵“Mamdani推理系统”和“sugeno类型推断系统”两种基本类型的模糊推理系统。

1.2 LF控制器的设计

FLC是基于一个由知识获取过程或从自组织控制体系结构自动合成的控制器的一种学科。输入分为7个三角模糊集。第一个块的内部控制器是模糊化，将每一块输入数据转换为一个或多个成员函数。模糊化模块就可以与确定每个规则匹配的条件、特定的输入实例决定的规则的条件的输入的数据相匹配。有一个隶属程度的语言术语，适用于输入变量。最后，去模糊化完成后得到所需的清晰的输出。

1.3 区域控制误差

模糊逻辑控制器将输入作为ACE和ACE，频率偏差和联络线功率偏差成正比。如果合适的ACE确定下来，所有其他动态参数定居下来。从属函数指定一个给定的输入属于一个集合的程度。在文献中，使用了许多从属函数的形式。许多研究人员使用三角从属函数类型。此外，从属函数隔离成七个语言的变量：（1）负方的偏差（NB）；（2）负的中等偏差（NM）；（3）负的小偏差（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）。在模糊规则表中，由输入和输出定义出了25个规则。通常模糊逻辑控制系统由图2中四个主要元素产生：模糊化接口，模糊推理引擎，模糊规则矩阵和去模糊化接口。

1.4 问题公式化

FLC的目标是通过系统频率控制去保持系统电力平衡。只要真正的电力需求发生变化，频率就会发生改变。这个频率误差放大、混合，改变为输送给涡轮调速器的命令信号。调速器通过改变涡轮输出来恢复输入和输出之间的平衡。这种方法也称为兆瓦频率或电源频率（P-f）控制。现在假设我们有一个互联电力系统分解成两个区域，每个区域有一个发动机。两个区域由一个输电线路连接。功率流通过传输线将会在一个正的负荷区域和另外一个相等的但是为负的负荷区域。

1.5 方法

一个相互关联的电力系统分为两个领域，每个有一个发电机。两个区域由一个单一的传输线连接。功率流通过传输线将会在一个正的负荷区域和另外一个相等的但是为负的负荷区域。反之亦然，这取决于流动的方向。流动的方向将取决于区域之间的相对相位角，这是由区域的相对速度偏差决定的。考虑三个区域通过结线互连系统，因此在稳态方程，

如果我们考虑第i个控制区域，它的净交换等于兆瓦的总和，所有M个输出的联络线。作为区域控制误差，ACEi应该反映的总的功率交换应该选择的形式为：

ACEi=Σj=1ΔPij+Bi Δfi

此误差被添加到频率偏差和ACE。ACE与所有区域二级LFC的发电机都有联系。现在的主要目标是保持频率偏移，或负荷频率变化的三个方面在稳定状态应该是零。

1.6 模拟结果

为了控制不同区域的负荷频率，特别是3个区域的频率被用来作为负荷频率控制，自适应模糊逻辑方法被用来作为一个工具，这里共有25个模糊规则和三角成员函数。

2 结束语

为了消除频率的偏差和联络线功率的互联区域并保持在预定值的电力，提出了FLC包括常规积分控制器。相对于常规积分控制器改善两功率区的动态性能，FLC是更有效的手段。当GRC是保证所有负荷需求的变化，对于电力领域的稳定性来说，该模糊控制器具有良好的动态性能。

参考文献

[1]黄晨，陈龙，袁朝春，等.半主动悬架系统的混合模糊控制[J].汽车工程，2014.

[2]李洪兴.变论域自适应模糊控制器[J].中国科学，1999：32-42.