基于人工神经网络的交直流系统频率调制

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随着我国电网的高速发展,西电东送和全国电网互联将成为我国未来电网的基本格局,直流输电技术凭借其在技术、经济和安全性等方面的优势,必将在西电东送和电网互联中起主导作用。天广直流工程的投运,使南方电网成为我国第一个交直流并联运行互联电力系统,而在未来20年中,我国将出现更多的交直流并联工程,交直流并联系统势必将带来一系列技术和管理上的新问题。交直流并联系统中交直流相互间的影响和作用较强,它们的动态行为会对整个互联电网的安全稳定运行产生重要影响。   直流输电系统的一个显著特点是其高度可控性,这对于改善整个系统的稳定性是有益的。直流功率调制在直流输电控制系统中处于最高一层,它通过在交流系统受到扰动后跟踪交流系统某些参数的变化来调节直流输送的有功功率,从而达到阻尼整个系统功率振荡的目的。因此选取何种参数作为功率调制的输入信号将直接影响其调制的效果。   本文以交直流并联系统中直流功率调制为研究重点,主要做了以下工作:(1)研究了不同控制策略在直流控制系统中的地位及对系统的不同影响。基于不同的控制原理,处于不同层次的控制策略具有不同的特性和响应时间,层次越高的控制方式对系统运行所起的作用越大,但其响应速度却越慢。功率调制在直流控制系统中是处于最高一级的,将直接参与直流输送功率的调节,可以非常有效地提高整个系统功率振荡的阻尼,并对直流所连两端交流系统或并联输电的交流线路提供紧急功率支援。(2)研究了功率调制中不同调制信号的选取对调制效果的影响。本文通过对几种不同调制信号的比较分析,决定采用换流站两端交流系统的频率差作为调制的输入信号。频率调制在我国还处于研究的初始阶段,本文通过研究频率调制对改善交直流并联系统暂态稳定性的作用,得出频率调制对实际电网运行有更好的适应性这一结论。   (3)研究了人工神经网络的优缺点。基于BP算法的人工神经网络模型通过误差的反向传播,修正各层的连接权值,建立起针对输入和输出之间的映射关系,而不必考虑对象的详细模型,这种知识学习能力和非线性映射功能,使人工神经网络在非线性控制系统中得到广泛的应用。本文还通过对人工神经网络样本的分析,并结合对实际电力系统的负荷预测实例,说明了人工神经网络在实际应用中具有一定的优越性和几个亟待解决的问题。(4)本文基于人工神经网络,针对交直流并联系统中的直流控制,设计了人工神经网络频率调制器,并结合我国南方电网天广交直流系统的实际情况,验证了该直流频率调制控制器在实际应用中的良好性能。   本文通过将人工智能神经网络应用到直流控制系统中,改进了传统功率调制缺乏适应性这一缺点,使功率调制可以随着系统的状况进行自身的调节,以更适应系统的实际情况,起到更好的控制效果。本文的研究工作为我国在直流控制这方面的工作提供了新的视角,相信具有广阔的研究前景。
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