现代控制技术在电力输电系统中的应用
电力系统及自动化控制技术
电力系统及自动化控制技术电力系统是指由发电、输电、配电和用电组成的系统，它是现代社会不可或缺的基础设施之一。
自动化控制技术是指利用计算机、仪器仪表等技术手段对电力系统进行监控、调度和控制，以实现系统的高效运行和优化。
电力系统的特点是电力输送距离远，系统容量大，设备众多，因此需要对系统进行自动化控制。
自动化控制技术可以实时监测电力系统的运行状态，及时发现并处理故障，保证系统的安全稳定运行。
通过自动化控制技术，可以对发电机组进行负荷调度和优化，实现电力资源的合理分配和利用。
自动化控制技术在电力系统中的应用包括以下几个方面：1. 输电线路监控：利用传感器和监测设备对输电线路的电流、电压、温度等参数进行实时监测，及时发现线路故障或异常情况，确保电力输送的稳定性和可靠性。
2. 发电机组调度：利用自动化控制和优化算法，对发电机组进行负荷调度和优化，确保电力的供需平衡，降低成本和能源浪费。
3. 电网频率控制：通过自动化控制技术，监测电网的频率变化，及时调整发电机组的功率输出，保持电网频率在稳定范围内。
4. 故障检测与处理：利用自动化控制技术，对电力系统进行故障检测和定位，快速切除故障区域，减少故障造成的影响。
自动化控制技术可以对故障进行分析和诊断，提供故障修复和预防的决策支持。
5. 负荷预测与管理：利用历史数据和算法模型，对电力系统的负荷进行预测和管理，根据预测结果进行负荷调度，提前准备供电能力，保证系统的供电可靠性和稳定性。
电力系统及自动化控制技术的发展对提高电力系统的运行效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
随着智能电网、分布式能源和电动汽车等新能源技术的兴起，自动化控制技术将继续发挥重要作用，推动电力系统向更高效、可持续的方向发展。
变频器电网控制
变频器电网控制变频器电网控制是现代电力系统中的一个重要技术，它通过对变频器和电网的协调控制，实现对电力输送和电力电子设备的高效管理。
本文将从电力系统的需求、变频器的工作原理、电网控制策略以及发展前景等方面进行论述。
一、电力系统的需求随着电力需求的不断增长，传统的固定频率电力系统难以满足电力负荷的需求。
而变频器电网控制技术可以通过调整频率和电压，实现对电力负荷的精确控制。
同时，变频器电网控制还可以实现电力系统的无功补偿和谐波抑制等功能，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、变频器的工作原理变频器是一种电力电子装置，它将电能从固定频率的电源转换为可以调节频率的电能输出。
在变频器中，输入电源经过整流和滤波等处理后，经过功率转换电路输出给电机。
变频器是通过改变输入电源的频率和电压，控制电机的转速和运行状态。
通过优化控制策略，可以实现电机的高效运行和平稳控制。
三、电网控制策略为了实现变频器电网控制，需要合理地协调变频器和电网之间的工作。
这就需要设计合适的控制策略。
常见的电网控制策略包括电压调节、频率控制和功率控制等。
电压调节是通过控制变频器的输出电压，使其与电网的电压保持一致，实现电力输送和电力负荷之间的匹配。
频率控制是通过调节变频器的输出频率，实现对电机转速的控制。
功率控制则是针对电力系统的需求，通过控制变频器的输出功率，实现对电力负荷的动态管理。
这些控制策略可以根据具体的应用场景进行选择和组合，以满足电力系统的需求。
四、发展前景随着电力系统对电力负荷的要求越来越高，变频器电网控制技术将在未来得到更广泛的应用。
在工业生产中，变频器电网控制可以实现对设备的精确控制，提高生产效率和质量。
在电力输送中，变频器电网控制可以实现对输电线路的动态控制，提高电力的传输效率。
在清洁能源的应用中，变频器电网控制可以实现对可再生能源的有效利用，促进能源的可持续发展。
因此，变频器电网控制技术具有广阔的应用前景和市场潜力。
总结：本文通过对变频器电网控制的介绍，从电力系统的需求、变频器的工作原理、电网控制策略以及发展前景等方面进行了论述。
DCS系统在电力行业的应用与控制
DCS系统在电力行业的应用与控制随着电力行业的不断发展和现代化进程，自动化控制技术在电力系统中的应用越来越广泛。
其中，分布式控制系统（DCS）因其高效、可靠和智能化的特点，成为电力行业中不可或缺的关键技术之一。
本文将介绍DCS系统在电力行业的应用与控制，并探讨其对电力系统运行和管理的重要作用。
1. DCS系统在电力行业的应用范围DCS系统能够广泛应用于电力行业的各个环节，包括发电厂、输电系统、配电系统以及电力企业的监控与管理系统等。
1.1 发电厂在发电厂中，DCS系统可以实现对整个发电过程的自动化控制。
它能够监测和控制发电设备的运行状态，调节供电负荷，优化发电效率，并提供报警和故障提示等功能。
此外，DCS系统还可以与其他系统进行数据交换和信息共享，提高发电厂的运行效率和安全性。
1.2 输电系统DCS系统在输电系统中的应用主要体现在对电力设备和线路的实时监测和控制上。
它能够监测电力设备的运行状态、实时采集电力负荷数据，并根据系统需求进行负荷优化和调度。
同时，DCS系统还能够对电力线路进行故障检测和定位，提高输电系统的稳定性和可靠性。
1.3 配电系统DCS系统在配电系统中的应用主要包括对电力设备和配电线路的监控和管理。
它能够实时监测电力设备的运行状态、检测电力故障，并能够及时采取措施进行处理。
此外，DCS系统还可以对配电线路进行负荷调度和优化，实现对电力供应的精细化管理和控制。
1.4 监控与管理系统在电力企业的监控与管理系统中，DCS系统起着承上启下的关键作用。
它能够实现对整个电力系统的综合监控和管理，包括监测电力设备的运行状态、采集和分析电力负荷数据、实时预警和故障排除等。
此外，DCS系统还可以与其他相关系统进行数据共享和信息交互，为电力企业的决策提供支持。
2. DCS系统在电力行业的控制功能DCS系统在电力行业的控制功能主要包括过程控制、安全保护和调度调控等。
2.1 过程控制DCS系统能够对电力生产过程中的各个环节进行精确的控制和调节。
电力系统自动化技术介绍
电力系统自动化技术介绍
电力系统自动化技术是指利用计算机、通讯、控制、传感等现代科技
手段，对电力系统的发电、输电、配电等环节进行全面的自动化管理
和控制。
这种技术的应用可以提高电力系统的可靠性和经济性，减少
人为因素对电力系统运行的影响，从而保障了全社会对电能的需求。
首先，电力系统自动化技术在发电领域起到了重要作用。
利用这种技
术可以实现发电机组的智能化控制和调度，使得发电量能够根据市场
需求进行灵活调节，并且可以实现多机组协同运行，提高了发电效率
和经济性。
其次，在输电领域中，该技术可以实现远程监控和遥控操作，有效地
降低了人为操作带来的风险，同时也提高了输电线路的可靠性。
此外，在变压器等设备方面也可以利用该技术实现智能化管理和维护。
最后，在配电领域中，该技术可实现配变智能化、供需平衡等功能。
通过建立配变自动化监测与控制系统，可以实时监测配变运行状态，
自动调节配变容量，保证供电质量和稳定性。
总之，电力系统自动化技术的应用可以提高电力系统的运行效率和经
济性，减少了人为因素对电力系统运行的影响，从而保障了全社会对电能的需求。
最优控制在电力系统中的应用研究
最优控制在电力系统中的应用研究一、前言电力系统在当前社会中是很重要的基础设施之一。
现代电力系统结构日益复杂，传统的发电方式不再能够满足人们的需求，因此如何对电力系统进行最优控制，实现更为高效的电力稳定供应，成为了当前电力工业界关注的重点研究领域。
在本文中，我们将探讨最优控制在电力系统中的应用研究。
二、最优控制的概述最优控制是控制理论研究的重要分支之一，其研究对象是如何设计最优控制方式，使得控制系统在满足约束条件的情况下，实现最优性能指标。
最优控制在电力系统中可以通过建立数学模型，对电力系统进行全面的控制，从整体上提高电力系统的效率，使其符合需求和可持续发展。
三、最优控制在电力系统中的应用1.发电单元控制在电力系统中，发电单元制成环节中的一个非常重要的部分。
作为一个复杂的控制系统，现代电力发电单元需要通过使用最优控制技术，对发电机功率进行有效的调节和管理。
通过建立发电机的状态和运行模型，最优控制可以调节并控制发电机的输出功率，使其能够更好地适应瞬时负荷变动。
2.输电线路控制输电线路控制是电力系统中另外一个重要的控制环节。
通过使用最优控制技术，可以使输电线路的能耗特性得到更好的管理和控制。
为了实现最优输电线路控制，需要建立准确的输电线路状态模型，分析输电线路的电力负荷，以及在交换上有限的电力相应降低电力损耗。
3.电能质量控制电能质量控制是电力系统中另外一个关键的控制环节。
在电力输送和分配过程中，会受到各种干扰，这些干扰会影响电力品质，导致电力系统不稳定，产生不良影响。
在这种情况下，最优控制技术可以通过建立复杂的电能质量模型，识别并去除电力系统中干扰因素，确保电力输入设备的正常运行。
四、最优控制的发展和趋势最优控制技术是当前电力系统发展的重要方向之一，因此在未来几年，其在电力系统中的应用和发展趋势会越来越明显。
未来，最优控制技术将会更加聚焦于建立更为准确的电力系统数学模型，提高电力系统控制的整体性能，同时也将会结合物联网、大数据、人工智能等先进技术，进一步提升电力工业的自动化程度，实现电力系统的数字化转型。
电力系统中的控制与保护技术
电力系统中的控制与保护技术电力系统是现代社会的基础设施之一，能源的稳定供应对于人们的生产生活都至关重要。
然而电力系统中存在着各种复杂的电器元件和设备，不可避免地会出现各种故障和异常情况。
因此，要确保电力系统的稳定、可靠、安全运行，必须借助控制与保护技术。
一、电力系统的控制技术电力系统中的控制技术主要指的是实时监控、调度和控制电网运行状态的技术。
其中最核心的就是自动化控制技术，通过现代控制理论和技术手段，对电力系统的各种设备进行集中控制和监测，使得整个电力系统能够自动、稳定地运行。
1. 自动化控制技术自动化控制技术主要应用于电力系统的机电设备和开关设备中，例如高压开关、变电站、输电线路等。
通过采用计算机、传感器、继电器等设备进行集中监视和控制，将各种设备的运行状态通过数据线路传输给控制中心，由控制中心进行处理和监测，实现对电力设备的远程监测、遥控和自动化控制。
2. 通信控制技术通信控制技术是电力系统中实现远程通信的一种技术手段。
通过采用现代通信技术，建立起整个电力系统中设备之间的相互通信、相互连接，实现对各个设备的远程遥控和监控，提高电力系统的运行效率和安全性。
3. 频率控制技术频率控制技术主要应用于发电机组和电力系统的微机自动调节装置中，通过控制系统的调节，使得发电机组输出的交流电频率能够稳定在设定范围内，保证电力系统的稳定运行。
二、电力系统的保护技术电力系统中的保护技术主要是指监测电网异常情况和故障时，自动启动保护措施，以保证电力系统的运行，并保护各种电力设备的安全。
电力系统的保护技术可以分为机电保护和电子保护两大类。
1. 机电保护机电保护主要是应用于高压开关、变压器、电动机等机电设备中。
该保护技术利用热、磁、电等物理参数和人工电气手动操作来实现对设备的保护。
例如热继电器、过载继电器、欠压继电器、接地继电器等，这些继电器可以在检测到设备出现异常情况或故障时及时启动保护措施，切断故障电路，保证电力系统的正常运行。
现代整流技术及应用实例
现代整流技术及应用实例现代整流技术是电能转换和控制领域中最重要的技术之一。
它是将交流电转换为直流电的过程，广泛应用于电力系统、电动机驱动、电动车充电、升压装置等领域。
本文将介绍几种常见的现代整流技术及其应用实例。
一、单相整流技术1. 单相桥式整流器单相桥式整流器是最常见的单相整流器。
它由4个电子管组成，可以将交流电转换成脉冲形式的直流电。
应用实例包括家用电器、电脑、电动工具等。
这些设备需要直流电供电，而交流电供应则需要通过整流器转换。
2. 单相AC-DC变换器AC-DC变换器是一种高效的单相整流技术。
它可以通过控制开关器件的导通和关断来实现交流电到直流电的转换。
应用实例包括太阳能发电系统、风力发电系统等。
这些系统产生的电能为交流电，需要通过AC-DC变换器转换为直流电才能供电给家庭或工业设备。
二、三相整流技术1. 三相半波整流器三相半波整流器是一种简单的三相整流技术，由三个二极管和三个负载组成。
它能够将三相交流电转换为脉冲形式的直流电。
应用实例包括三相工业电机驱动、高功率交流电源等。
这些设备需要直流电作为驱动电源，而交流电供应需要通过整流器转换。
2. 三相全波整流器三相全波整流器是一种常见的三相整流技术，由六个二极管和三个负载组成。
它可以将三相交流电转换为平滑的直流电。
应用实例包括电动车充电站、电力系统输电线路等。
这些设备需要直流电才能正常运行，而交流电供应需要通过整流器转换。
三、有源整流技术有源整流技术是一种较新的整流技术，利用功率晶体管实现交流到直流的转换。
与传统整流技术相比，有源整流技术的效率更高、可控性更好。
应用实例包括电动车驱动器、太阳能发电系统等。
这些设备对电能的效率和控制要求较高，因此使用了有源整流技术。
综上所述，现代整流技术在电力转换和控制领域中具有广泛应用。
通过使用不同类型的整流器和控制器，可以实现将交流电转换为直流电的过程。
这些转换过程在不同的领域中发挥着重要作用，如电动汽车充电、工业设备驱动、电力输电等。
现代控制理论在电力系统及其自动化中的应用
现代控制理论在电力系统自动化中的应用 摘要：本文综述了近年来模糊逻辑控制、神经网络控制、线性最优控制、自适应控制在电力系统稳定，自动发电控制，静止无功补偿及串联补偿控制，燃气轮机控制等方面应用研究的主要成果与方法，并提出若干需要解决的问题。
关键词：电力系统 模糊控制 神经网络 最优控制 自适应控制 1 前言电力系统能否安全稳定运行关系到国计民生，因此电力系统稳定性控制技术的选择变得尤为重要。
电力系统是一个越来越大，越来越复杂的动态网络，它具有很强的非线性、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泛，大部分原件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效的控制是极为困难的，国内外因电压不稳导致的停电事故时有发生。
这些都使电力系统的稳定性控制问题变得越来越复杂，也正是因为问题的复杂性而使得现代控制理论得以在这一领域充分发挥其巨大的优势。
随着越来越先进的电力电子器件的出现和计算机技术的发展，先进的现代控制方法在电力系统领域的应用变的越来越广泛。
本文主要介绍了模糊逻辑控制、神经网络控制、最优控制和自适应控制在电力系统中的应用，并提出相关问题的相应解决方法。
2 电力系统的模糊逻辑控制电力系统的模糊逻辑控制就是利用模糊经验知识来解决电力系统中的一类模型问题，弥补了数值方法的不足。
从Zaden L.A.1965年发表了Fuzzy Sets [1]一文以来，模糊控制理论作为一门崭新的学科发展非常迅速，应用非常广泛。
目前国内外对电力系统模糊控制的研究成果越来越多，这显示了模糊理论在解决电力系统问题上的潜力。
模糊逻辑控制是从行为上模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用的控制方法，它适于解决因过程本身不确定性、不精确性以及噪声而带来的困难。
模糊控制常用来描述专家系统，专家系统作为一种人工智能方法，其在电力系统中得到应用，弥补了数值方法的诸多不足。
专家系统利用专家知识进行推理，由于系统参数的不确定性，专家知识经常采用模糊描述。
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现代控制技术在电力输电系统中的应用
作者：关艳翠
来源：《山东工业技术》2016年第01期
摘要：电力输电系统的控制问题对电力系统的安全稳定运行具有深远的影响，其系统本身所具有的强非线性特性，需要先进的控制技术以提高系统的性能。
本文电力输电系统中所用的非线性控制技术和神经网络技术进行简述，以期能使现代控技术在电力输电系统中得到更广泛的应用。
关键词：控制技术；输电系统；应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.01.152
1 电力输电系统非线性控制技术
高压直流输电和灵活交流输电（HVDC&FACTS ）技术的飞速发展，给电力输电系统的控制技术提出了新的要求。
为了有效利用输电系统的资源、保护电网平稳顺利运行，提高对电力系统振荡稳定、潮流分布、紧急事故及经济运行的控制能力，必须采用先进的控制理论和方法来实现对电力输电系统的控制。
20世纪80年代末，电力系统控制专家卢强院士最早将非线性控制理论引入到电力系统，最近十多年来，学术界围绕着非线性控制理论在电力系统的应用开展了大量研究工作。
按照控制方法的不同可以分为：反馈线性化方法、非线性鲁棒控制方法等。
（1）反馈线性化方法。
反馈线性化包括基于微分几何理论的输入对状态进行反馈线性化、直接反馈线性化、输入输出线性化、逆系统方法等，这些都是解决输电系统非线性系统控制问题的有效途径，其基本方法可概括为通过恰当的非线性坐标变换与非线性状态反馈将非线性系统精确线性化，使其输入、输出之间关系用一个线性的模型来代替，然后再利用线性系统相关知识和设计方法对其进行分析与综合。
其中尤其是以基于微分几何理论的非线性系统精确线性化的研究成果最多，并成功运用于工程实践，取得良好效果。
例如反馈线性化在高压直流输电系统电压源换流器的精确线性化设计的应用。
（2）非线性鲁棒控制法。
现代电力系统在实际运行中还存在着负荷的波动变化、运行方式的变换以及故障引起的拓扑结构的变化等诸多不确定因素。
为了解决这些难题，国内外学者针对输电系统非线性鲁棒控制进行了大量的研究。
所谓鲁棒性是指标称系统Σ0所具有的某一种性能品质，对于具有不确定性的系统集（Σ0，ΔΣ）的所有成员均成立，亦即系统预期的设计品质不因不确定性的存在而破坏。
鲁棒控制的实质即是在进行电力输电控制系统的综合分析时，充分考虑系统的不确定性（包括突发、意外等）因素，并采取各种优化算法进行处理，将不确定性的影响将到最低，从而使输电系统保持良好的动态运行状态。
电力输电的非线性系统
的鲁棒控制研究与分析比线性系统要复杂得多，二者有着本质的不同：非线性系统的鲁棒控制内容十分丰富，类型也较多。
下面介绍几种非线性系统的鲁棒控制的思路。
第一种是对已经通过精确反馈线性化方法线性化处理后的伪线性系统采用线性鲁棒控制理论，进而提高非线性电力输电系统的鲁棒性。
一般的，符合一定条件的非线性电力输电系统信号的扰动通过状态变换后可以变换成线性系统的信号扰动，都可以通过线性H∞控制方法、线性变结构控制方法等鲁棒控制方法来使得该扰动稳定。
例如李兴源等人在高压直流输电系统非线性控制器的设计上，采用了精确反馈线性化与线性变结构控制方法相结合的方法，使系统的暂态稳定性能得到较大提高。
第二种是可通过状态的变换使得非线性系统等效为新的标准型非线性系统，之后再将这个标准的非线性系统转换为带非线性扰动环节的线性系统，再运用鲁棒性的控制方法进行设计。
例如于占勋就通过该思路研究了非线性变结构控制方法在电力系统包括电力输电、变电系统的应用问题。
美国的瞿志华等则结合Lyapunov直接法研究了非线性鲁棒控制方法在交直流并联电力输电系统中的应用。
第三种是利用精确反馈线性化对某些较为特殊的非线性对象的非线性输电系统进行局部和部分线性化，然后再利用线性鲁棒控制方法进行综合控制。
王幼毅等就是采用DFL方法与变结构控制、自适应控制及其传统线性控制方法等相结合的方法解决了多输入多输出的电力系统的非线性协调控制难题。
除了以上所提及的将精确反馈线性化方法与鲁棒控制法二者结合生成的非线性鲁棒控制方法以外，近年来非线性增益控制、gaekstepping方法、非线性模糊自适应法、非线性PID控制等非线性控制方法在电力输电系统也获得了快速的发展。
2 电力输电系统神经网络控制技术
神经网络主要依靠模拟人类神经元的构造，通过多个神经元组合成一个复杂的网络，能够通过自学习功能模拟强非线性系统。
神经网络用于输电系统的交直流电流控制，和传统的PID 控制性能进行比较，具有在大的运行范围内具有最优性能，可以在线调整参数和学习先验知识的优点。
神经网络同时还在输电系统中的稳定性、故障辨识和继电保护中的控制中有广泛的应用。
已经有研究利用人工神经网络模式识别技术，实现了超高压输电线路方向高频保护，建立了3层BP网络。
该保护通过对被保护线路电压、电流特征值的控制，不仅能自适应地识别输电线路在各种运行方式和故障条件下的故障方向及故障相别，而且在整个时域上都具有准确的识别能力，克服了各种方向高频保护的缺陷，满足了作为超高压输电线路主保护的控制要求。
图1为BP神经网络的对线路保护控制结构图。
3 总结
综上所述，电力输电的交流输电尤其是直流输电系统是较为复杂的系统，其控制问题一直以来都是工程界关注的重点之一。
现有的输电系统现代控制机技术有了较深入的研究，与多种现代控制技术相结合，如非线性控制、鲁棒控制、神经网络控制等，电力输电系统获得了良好的控制性能。
还有部分研究正处于试验研究阶段，这些研究也将为将为输电系统的安全稳定运行和规划奠定了充分的理论基础。
参考文献：
[1] Qiang Lu， Yuanzhang Sun and Gordon K. F. Lee， Nonlinear Optimal Excitation Control for Multimachine Systems [C]. Proc. of IFAC Symposium on Power System Modelling and Control Annlication. Brussels. Belgium. Sent.， 1988 27-32
[2]范彬.自抗扰控制技术在轻型高压直流输电系统中的应用[D].西南交通大学，2013.
作者简介：关艳翠（1981-），女，满族，新疆乌鲁木齐人，硕士，讲师，研究方向：控制工程。