Robust Fuzzy Logic Control Strategies for Enhancing Power System Damping

增强电力系统阻尼的鲁棒模糊逻辑控制策略

基本信息

  • 批准号:
    9616631
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1997-07-15 至 2002-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ECS-9616631 Nehrir In order to fully utilize the transmission capacity of transmission lines, significant advances need to be achieved in power system control as applied to the damping of low frequency electromechanical oscillations. Power system stability characteristics generally restrict the maximum allowable power transfers on transmission lines to be significantly below power transfers at thermal limits of the lines. The stability characteristics of power systems depend on damping devices and damping control strategies employed. While there are many devices that can be used in power systems to achieve damping, the strategies that are currently used to control these devices generally do not provide enough stability enhancement to enable operation of transmission lines near their thermal limits. The development of better damping control strategies for large power systems is the focus of this research. The characterization of large power systems in real time is difficult because of random load changes and time-varying operating conditions. One avenue to controlling systems that are not precisely characterized is fuzzy logic control (FLC). FLC is a branch of intelligent control that currently is receiving considerable attention. In the power systems area, several studies have been conducted recently on the use of FLC in small power systems. In this research, we propose to explore ways in which FLC can be configured with power system control devices such as power system stabilizers and static VAR compensators to dampen low-frequency oscillations in large-scale power systems. The first phase of the research will consist of a fundamental study to determine how FLC's can be structured in multiple-device nonlinear dynamic systems to increase damping and to enhance stability robustness. Some preliminary design considerations in this regard are described in this proposal. In the second phase of the research, methods of FLC design will be developed for use in conjunction with power system control devices for robust damping of low-frequency local and interarea oscillations in large-scale power systems. Alternative design strategies such as supplementary FLC and FLC with supervisory control and adaptive versions of fuzzy controllers suitable for application to large-scale power systems will be developed to account for wide variations in the system operating conditions. Methods of tuning fuzzy controller parameters will be explored using advanced signal analysis and identification algorithms. Several simulation models will be used. Initially, controller design methodologies and performance will be evaluated on a basic three-machine, nine-bus power system. This will be followed by a fundamental study and evaluation of their use on more complex systems, including a reduced-order (17-machine, 46-bus) model of the western North American power system. The proposed research is a collaborative effort between the Department of Electrical Engineering at Montana State University (MSU) and that at the University of New Mexico (LTNM). The lead institution will be MSU with primary expertise in power systems and control. The University of New Mexico will participate in the work (20% of the effort), with primary expertise in fuzzy systems, and will explore conditions under which fuzzy logic control can guarantee stability of large-scale nonlinear dynamic systems with multiple oscillatory modes. The work will foster collaborative efforts between faculty and graduate students at the two universities. The research should advance the state of the art both in power system damping and FLC. It will also have a big impact on graduate and undergraduate education; direct student involvement at both graduate and undergraduate levels has been planned. One of the research tasks will involve participation of undergraduate students in the implementation of FLC controllers on laboratory-scale power systems. Results of the research will be presented at appropriate conferences and will be pu blished in technical journals.
ECS-9616631 为了充分利用输电线路的传输容量,需要在电力系统控制中实现应用于低频机电振荡阻尼的显著进步。 电力系统的稳定特性通常限制了输电线路上的最大允许功率传输,使其显著低于线路热极限下的功率传输。 电力系统的稳定特性取决于所采用的阻尼装置和阻尼控制策略。 虽然有许多设备可以用于电力系统中以实现阻尼,但目前用于控制这些设备的策略通常不提供足够的稳定性增强以使传输线能够在其热极限附近运行。 为大型电力系统开发更好的阻尼控制策略是本研究的重点。 由于负荷的随机变化和运行条件的时变,在真实的时间内对大型电力系统进行表征是困难的。 一种控制没有精确特征的系统的方法是模糊逻辑控制(FLC)。 模糊控制是智能控制的一个分支,目前正受到广泛关注。 在电力系统领域,最近已经进行了几项关于在小电力系统中使用FLC的研究。 在这项研究中,我们建议探索的方式,FLC可以配置电力系统控制设备,如电力系统稳定器和静态无功补偿器,以抑制大规模电力系统中的低频振荡。 研究的第一阶段将包括一个基本的研究,以确定如何FLC的可以在多设备的非线性动态系统的结构,以增加阻尼和增强稳定性鲁棒性。 本建议书介绍了这方面的一些初步设计考虑。 在研究的第二阶段,将开发FLC设计方法,用于与电力系统控制装置结合使用,用于大规模电力系统中低频局部和区域间振荡的鲁棒阻尼。 替代的设计策略,如补充FLC和FLC与监督控制和自适应版本的模糊控制器适用于大型电力系统的应用将开发占系统运行条件的广泛变化。 调整模糊控制器参数的方法将探讨使用先进的信号分析和识别算法。 将使用几种模拟模型。 最初,控制器的设计方法和性能将在一个基本的三机,九总线电源系统进行评估。 随后将对它们在更复杂的系统中的使用进行基础研究和评估,包括北美西部电力系统的降阶(17机,46总线)模型。 拟议的研究是蒙大拿州立大学(MSU)电气工程系和新墨西哥州大学(LTNM)之间的合作努力。 牵头机构将是在电力系统和控制方面具有主要专业知识的密歇根州立大学。 新墨西哥州的大学将参与这项工作(20%的努力),在模糊系统的主要专业知识,并将探讨条件下,模糊逻辑控制可以保证稳定的大规模非线性动态系统与多个振荡模式。 这项工作将促进两所大学的教师和研究生之间的合作。 该研究将推动电力系统阻尼和FLC的发展。 它也将对研究生和本科生教育产生重大影响;研究生和本科生的直接参与已经计划好了。 其中一项研究任务将涉及本科生在实验室规模的电力系统的FLC控制器的实施参与。 研究结果将在适当的会议上提出,并将在技术期刊上发表。

项目成果

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