804105-R /J-3650 /57C435

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摘 要：
在电力系统中，当同步发电机由于失磁、过负荷及遭受小干扰或大干扰时可能会使系统稳定性遭到破坏并造成失步而切机，从而使系统有较大的功率缺额和经济损失。为此,寻求一种较好的再同步控制措施具有很大的实际价值。该文基于多机电力系统再同步附加断续控制原理，提出了用模糊控制器来实现这种控制策略。通过数字仿真验证了其优越性和有效性。 
关键词：失步；再同步附加断续控制；模糊控制器804105-R /J-3650 /57C435

1 引言 
保持电力系统发电机的同步运行是电力系统正常运行的必要条件。因此，电力系统的静态和暂态稳定性的概念也都是以电力系统中任一发电机是否失往同步运行为依据。在电力系统中，一旦发电机进进异步运行，就应立即将其切往，以保持电力系统其他部分的正常运行。但是，由于电力系统容量的日益扩大使系统具有较大的无功功率备用，特别是广泛采用了快速励磁调节系统和其他自动装置之后，为发电机的短时非同步运行和迅速恢复再同步提供了客观的可能性。实践证实，在很多情况下短时异步运行是答应的，而且不会导致电力系统运行的严重后果。但是，异步运行只能看作是一种暂时的不正常运行或进进正常运行方式前的过度过程，希看经过一定时间以后，通过人工的干预或自动装置的作用牵进同步，恢复或进进正常运行。这样就要求确定从异步运行进进同步的可能性及其条件，并研究保证进进同步的具体措施。 
在发电机失步后异步运行期间，应对发电机采取恰当的控制，使之在引起较小的振荡和较小的转差情况下把发电机快速地拉进同步。过往采用的控制方式有： ① 整定调速器调差系数，减少原动机出力； ② 在失步后将励磁回路短接，待进进稳态异步运行后再选择适当时刻重投励磁，使之拉进同步； ③ 时间*控制； ④ 非线性参数优化； ⑤ 分段线性*控制等等。文献[3]提出了再同步附加断续控制策略，这是按照过程的不同阶段采用的不同控制措施，具有较好的鲁棒性和自适应性。并且，控制规律简单、轻易实现和便于工程应用。通过数字仿真研究和用微机构成的在线控制器进行动态模拟实验，证实了其原理的可行性和实用性。 
本文在再同步断续控制原理的基础上，进一步提出了基于再同步断续控制的模糊控制器控制方式，它可以实现实时在线控制。在单机-无穷大系统和多机系统中对其进行的数字仿真结果证实，此控制措施具有较好的控制效果，控制方式简单,并且具有自适应特点。

2 再同步附加断续控制原理简述 
再同步附加断续控制策略具体原理分析见文献[3～5]，其控制规律简述如下： （1）再同步励磁控制 ① 当检测到失步后，使励磁电压达正顶值，以便增大电功率，使之尽快拉进再同步； ② 当检测到滑差过零后，使励磁电压达负顶值，以减小电功率，防止滑过同步； ③ 当发电机再次加速，施加正比于加速度的励磁控制信号时，增加阻尼力矩，以防止再同步失败； ④ 当发电机再次减速时，切除附加断续励磁控制，仅由常规AVR工作。 
2）再同步快关汽门控制 ① 当检测到失步后，迅速封闭汽门，以减少机械功率，使之尽快拉进同步； ② 当检测到滑差过零时，较快地开启汽门，增加机械功率，以防止滑过同步； ③ 当发电机再次加速，将正比于加速度的控制信号作用于调速器输进端，增加阻尼力矩，以防止再同步失败； ④ 当发电机再次减速时，退出附加控制，仅由调速器工作。

3 模糊控制器的原理 
实现模糊控制器的模糊结构共有3个部分，包括2个输进量、模糊控制器和1个输出量。实现再同步附加断续控制原理的模糊控制器结构应由4个模糊系统组成，每个系统完成此原理的一个阶段。 模糊推理采用Mamdani方法,往模糊化采用中位数法， 为实现附加断续控制，模糊控制器应由4个模糊子控制器组成，每个模糊子控制器完成附加断续控制的1个过程阶段，图4是整个模糊控制器的结构示意图。从图中可看出，4个控制器对应着4个控制阶段，而每个控制器的输出除了控制操纵外，还有上个控制器激励下一个控制器的作用（仅前3个子控制器有此作用）。故这4个子控制器的控制 规则并不相同，从而推理过程也不相同。对于前3个控制器，要实现以下3个功能：控制操纵（满足控制条件）、不作用（在常规情况下）及激发下一个模糊控制器（当不满足上面的条件时）。而第4个模糊控制器则只需完成前2个功能。对于控制器操纵的条件，后面3个模糊控制器不但要在符合模糊推理条件下才能操纵，还必须是在前一模糊控制的激发状态为真时才可以实施本控制器的操纵，两个条件缺一不可 。

4 仿真结果分析 
4.1单机-无穷大系统及其仿真结果 
根据本文所提出的模糊控制的控制器，应用MATLAB仿真工具分别对单机-无穷大系统和多机系统进行系统失步的数字仿真。 其发电机及其励磁系统模型参数的选择见文献[10]的附录。而原动机及调速系统的模型由于要加进快关汽门控制，故采用的是文献[9]中的调速器模型和原动机模型的典型值。当系统中的一条输电线在距发电机端约1km处发生三相接地短路故障且因某种原因而延迟切除故障时或发生三相*性短路时,会使发电机失步, 从而进进异步运行状态。在这种情况下, 若答应系统短时异步运行，那么采用本文提出的模糊控制器,便可使发电机迅速拉进同步运行。分别给出了在发生延迟0.4s切除故障且线路不再重合的条件下，常规控制措施的转差变化曲线及施加附加断续模糊控制器的转差变化曲线。从中可以看出，在附加控制措施下，发电机经过一段时间后便恢复同步运行状态。 
4.2 多机系统及其结果 
仿真所使用的用两机-无穷大系统表示的多机系统简单。此系统中发电机及其励磁系统模型的参数选择及调速器模型和原动机模型参数的选择与前面所述的方法类似，在这里仅增加了发电机的台数。系统中G1和￥系统之间的一条输电线在距G1端约1km处发生三相接地短路故障, 且由于某种原因而延迟切除故障大约0.8s，在常规控制措施下发电机将失步,进进异步运行状态。采取本文提出的附加断续模糊控制器对其进行控制，给出了在G1端母线发生三相*性短路、延迟0.8 s故障切除时间并且线路不再重合的条件下，常规控制措施及加上附加断续模糊控制器后的转差变化曲线。 
使用附加断续模糊控制器可改善转差变化情况，使用附加断续控制措施可使发电机快速地拉进同步，从而使系统很快恢复到同步运行状态。由可看出，G1的控制效果比较明显，可在大约4～5s内使失步的发电机很快地拉进同步运行状态，证实了附加断续控制措施的有效性；由于故障发生在距G1很近的地方，所以对G1的影响很大，而对G2的影响比较小，所以G2的附加断续控制装置基本上没有动作，可由其常规控制系统的调节作用来达到稳定要求。

5 结论 
本文对模糊控制器的工作原理进行了说明，并通过在单机-无穷大系统和多机系统中的仿真结果证实，这种模糊控制器对电力系统再同步具有较好的控制作用，从而也说明了智能控制用具有实际的应用价值。

SynOptics Quad cluster Ethernet host (5378-F)

Motorola Dial-Up & External Modem (V34R6209541600?010)

Watts FluidAir QUBE Integral Filter/Regulato?r 1/4 Inch 0/125 PSI (B35-02WGCS)

IBM 3471 InfoWindow Terminal Coax (green) lite burn (09F6200)

Digital Link Digital Link DL100 Encore T1 Data Multiplexer (DL100)

Avaya Backboard - Fire Retardant Plastic (61813)

Custom Assembly chassis (Pneumatic)

HP Library Controller Board (C5172-66520)

Lucent Grey Display ephone (6416D&)

In PCI PRO/100 32-Bit Smart Adapter Card (350612-009)

American Megatrends PCI 32MB SCSI Dual Channel Raid Controller Card

AT&T Paradyne 3510 DSU Modem (3510-A1-001)

Data A-S Network Card for Epson DFX - 8000 (P32046)

Bell & Howell Super 8 Reel to Reel Projector - Missing Lens & Reels

APC 1000 VA Back-UPS Pro 1000 670Watts (BP1000)

Mine Safety Appliance 471600 Battery Charger 10-unit

Adtran DSU SW56 DBU Modem (1200013L2)

NEC Dterm II/Console Card (2DLCC)

Spectra Logic Bus Interface Unit Card (5900017)

Att/Lucent/Avay?a V15 Network Control (V15) (TN727)

Att/Lucent/Avay?a Analog Card (TN745)

Cabletron 6 Port FDDI Module w/software & Manual (FDMMIM-04)

SynOptics LattisNet Terminal Server (3395A)

Avaya Merlin 4 Outside Lines / 8 Voice Terminals (408)

Att/Lucent/Avay?a 8 Port Analog Card (V16) (TN742)

Att/Lucent/Avay?a ATT SYSTEM 75 63113A HYBRID LINE CP (TN762B)

Dekabox Capacitor (DC-40)

Dell Copier Scanner Printer 0H6565 (4409-Od1)

HP JetStore 5000 External Tape Drive (C1527A)

Digital Link Prelude T1 DSU / CSU (100-01900-01)

SMC Filter / Regulator (AW40-N06DE-Z)

HP Server Brackets Mounting Hardware - Quick Deploy (252525-001)

General DataComm Modem (DE-17)

Smart & Friendly 4 Drive 20 Disc - Tower (CDJ 20016)

Adacom Harris CP 150 Plus Controller (2376)

Adacom Network Controller - AF2376 (CP-150/1)

Wireless Technologies Amps B Band Filter 835-849 Mhz (W442F)

Larscom Network Access DSU/CSU Module (Access-T-101)

Corning Corning PC-35 Hot Plate (PC-35)

Hewlett Packard Capillary Column (Capillary Column)

Sony Network Docking Station (PCGA-DB7)

HP 300/310 Controller Card (98561-66525)

General Instrument MPeg2 Digital Salite Receiver (DSR4400)

GAM Indirect Drive Safety Coupling with 90mm Gear (SKG-9)

Volpi Fiber Optic Light Source - White Case (Intralux 5000)

Harrison Laboratories 2-36V Twin DC Power Supply (Model 800A)

Victor Equipment Co. Compressed Gas Regulator 54IL (SR 250 C)

SyQuest Drive (SQ319RD)

Dolan-Jenner Fiber-Lite High Intensity Illuminator Missing Handle (Series 180)

Dell Laptop P4, 2.0GHz, 20GB HD, 640MB Mem, DVD-CD-RW (Inspiron 1100)

Platt Black Carrying File Case Briefcase with Key (2407)

Puleo Fuse 24 Volt Fuse Alarm Panel 19" RackMount (PE303-015)

Flex-Core Transducer 0-150 Volts (VT-120A)

SoundGear Portable Audio econferencin?g System (eForum)

Hua Yeang High Current Line Filter for 3 Phase System (Hua-9020-5010)

Hollywood Ediquip Reel to Reel Film Synchronizer (1051-3)

Com Design Circuit Exchange (CX1500)

HP Digital AC/DC Multimeter 4.5-Digit 5-Function (3465A)

Comar 2 ml Siliconized Glass Vials Clear with Lid - Pkg of 436 (Vial)

Sytek Modem (2502)

Weston AC Meter Range 150 300 600 Volts (904)

Sony PGA478B System Board ASUS P4B-LX for Sony Vaio PCV (176149412)

Heath Zenith SM-2410 Digital frequency counter

Iomega Bernoulli Box II Dual External Drive (B220X)

ELCO Analog Snake Mating Connectors Cable 8016-56 (56 Pin)

Industrial Scientific Calibration Gas Cannisters - 2 cu. ft. each (1810-2147)

SMC CDPXWL32-75-J79?L Pnumatic Linear Slide Unit Ball Bushing Bearing Type

Liebert Micro POD Plug Outlet & Switch (MP130E)

AirTech MAC-10FR Clean Room Filter Fan 1 CMM 56dBA 100VAC 25W

Hewlett Packard Harrison Power Supply 0-40 V 1.8 A (6289A)

Dodge 3 V-Groove Sheave (455634)

Avaya Merlin 4 GS or LS Outside Lines 8 Analog ephone (408 GS/LS)

Marathon Electric 1VE145TTFR5655A?A 2HP General Purpose Electric Motor

Haws Emergency Eye Wash (Silver)

IBM Parallel Adapter Card (IBM 6448800XM)

Facit Thermal Printer (T9500)

Applied Devices Lens Assembly for Vintage Military Camera (52305)

STS Acopian A28MT500 24-28 V 5A Power Supplies (D11161)

Mitec Flexible Waveguide (MT-137 CEB)

Air Tech Taiwan FFU-T10 220VAC Industrial Machine Exhaust Fan

HeathKit ET-3100 Tan Chassis Electronic Design Experimeter

Tiara 8 Port Networking Hub - Vintage (M-HUB8)

Herman Miller Work Surface 24 inches deep by 42 inches wide (Action Office II)

Tescom 44-3263H283-609 Pressure Reducing Regulator 0-150 PSIG 1/2" NPTF 316 Stai

Ilsco PDB-212-500-3 Dual Rated Power Distribution Block 3-Pole 600V 760A

SONY Word Processor OA-S3400 (OA-S3400)

Unitech Hand-held Bar Code Reader (MS300-1)

Perkin-Elmer DNA Thermal Cycler (Cetus)

Mita Facsimile Transceiver (LDC-650)

Epic Data Inc. Controller (1648-93)

Halperin, W.P./ Pitaevskii, L.P. North Holland Book Company-1990 (Helium Three)

Allen Bradley AC Output Module 120VAC (1771-0A)

HP Tape Drive Storage (9142A)

Supero Server Tower Chassis Power Supply & Fan (ATX)

Wingrove & Rogers Ltd Variable capacitor assortment (Varies)

Numatics Pneumatic Solenoid Valves with MAC 55B-22-RA (11SAD411B)

Flight Case Top Only - ATA Road Shipping Case (23x26x30)

Compaq 274096-B24 7550 17" SVGA CRT Monitor

Proceedings of the 8th International Symposium 199

Yamafuji, K. and Morishita, T., Eds. Advances in Superconductivi?ty VII Vols. 1

Bando, H. and Yamauchi, H., Eds. Advances in Superconductivi?ty V

McDonnell, Robert D./ Noufi, Rommel- Edited by Plenum press

Edited by Robert D. McDonnell and Stuart A. Wolf Plenum press

Elpac BFS 200-24 Power System with Transformer 105/115/125 VAC 47-440Hz with 20

Micropolis 3.6GB 5.25" FH 50-Pin SCSI-2 Fast Hard Drive (1936)

APC 650 VA Back-UPS 650 (BK650M)

Elpac Power Systems BFS 200-20 Power Supply with Transformer 105/115/125VAC with

Wheelco Instruments 401 0 ~ 1200 Degrees C Vintage Temperature Display Gauge

HP DeskJet Printer 720C (C5870A)

Dell 2.2GHz Celeron, 256MB RAM, 40GB HDD, Tower PC (Optiplex 160L)

Mallory CGS403U040X4C Capacitors with Transformer and Crydom Relay on Rack-Moun

Dell In Pentium D 3.4 GHz, 1GB RAM, 160GB HD (Optiplex GX620 SFF)

Dell In P4 HT 3.2 GHz, 1GB RAM, 160GB HDD (Optiplex GX620 SFF)

Barber-Colman Temperature Control Meter (Model 297C)

Harrison 855B DC Power Supply 0-18 VDC 0-1.8 Amps Single Output

NCR 150W Power Supply Twelve Pin - Lead Year Super 215 (008-0072253)

Hoffman Computer Power Distribution System (800208 (A))

Consolidated Electrodynamics Corp Moisture Monitor (26-303)

HP Advance Stack Module NET/SNMP for J2601B (J2603-60011)

Black Box Black Box (AC223A)

Andrew TRR 8120 RJ Series Modem (301-0345-01)

AT&T AC Adapter 12VDC 500mA -12VDC 150mA (WP-90131, L2)

Prototype Transformer Corp 10190-A Power Supply WU Co

Weston 310 500 Watts A-C & D-C Wattmeter

Netstal Komplett System Card / Board (MSY3 110.240.9409d)

Omron SLN Solid State Relay Assembly (G3FM-2R5)

Fenwal Multitone Fire Alarm w/ Strobe (75-000015-001)

Watkins Johnson YIG Tuned Ga As Oscillator (WJ-5041-I04)

HP ISA HPIB Interface Adapter (82335-60001)

Netstal Komplett System Card / Board (MSY3 110.240.9409c)

Nagano Keiki Co KH15 Pressure transmitter (KH15-PT14-C-20?0-0.25)

Nagano Keiki Co KH15 Pressure transmitter (KH15-PT14-C-20?0-0.5)

APC BK450 VA Smart-UPS Power Backup (Back-UPS 450)

Ediquip 4 Gang 16mm Film Synchronizer - 2 counters (1034)

Citizen Tractor Feed Receipt Printer w/Card Reader Serial (iDP 3530)

Micron 17" CRT SVGA Monitor (7V1X)

GE 7 to 1 Lens (GL-132)

HP Notebook-PC, 3.2GHz P4, 20GB HDD, 1GB, DVD&RW (zd8000 CTO)

SONY Editing Control Unit Controller (RM-450)

Harrison Laboratories Twin Low Voltage Power Supply 0-36V 0-1.5A (802B)

Ediquip 4 Gang 16mm Film Synchronizer -1 counter (1034)

Southland 512MB RAM for Sun Netra Blade CP2060/CP2080 (SMS 13C-BG1)

Dolan -Jenner Dual (Split) Optimal Lighting for Microscope (3' foot)

Singer Graflex Super-Bright Lens (2" / F1.4)

Comar 25 ML Amber Vial 29 mm x 60 mm w/Screw Cap (24-0152)

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Hua Yeang High Current Line Filter for 3 Phase System 16A (HUA-9010-1610/?16A)

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Dell In P4 1.7GHz, 128MB RAM, 20GB HDD (Optiplex GX240)

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Stainless Steel Air Circulation Plate (13-5/8" X 13-5/8" X 3/8")

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Polaroid 4421 Land Camera Enlarger Base with 6 Electical Outlets (MP4)

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Omron G3S4D1 PLC

Vintage 4 Gang 16mm Film Synchronizer without Counter (4.16)