一种应用于变压器冷却系统的复合pid模糊控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，包括以下步骤：通过测温仪获取温度值；求输入量偏差E和偏差变化EC，并量化后模糊化；计算模糊控制表，查模糊控制表获取模糊控制量；求实际控制量、、，并作为PID的输入量；求控制量，并输出给变频器。本发明将模糊控制和PID控制结合起来，在常规PID控制的基础上引入模糊控制构成复合PID模糊控制方法，利用PID的比例控制提高动态响应速度，利用PID的积分控制消除稳态误差，从而改善模糊控制的稳态性能，从而进一步提高变压器冷却系统运行的节能效果。
【专利说明】-种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电网及自动化设计【技术领域】，尤其涉及一种应用于变压器冷却系 统的复合PID模糊控制方法。
【背景技术】
[0002] 变压器是发电厂和变电所的重要设备。随着电力系统规模的不断扩大和电压等级 的提高，目前电力系统中的变压器总容量己达到9-10倍发电总容量。因此，变压器能否安 全、稳定的运行直接关系到工农业和民用供电的可靠性。根据研究，变压器绕组温度每升高 6°C，使用年限将缩短一半，因此对变压器实时监控并实施降温是极其必要的。
[0003] 目前，我国大型电力变压器的冷却装置的配置情况是根据变压器容量的大小，配 置多组风冷油循环冷却装置，每组风冷油循环冷却装置由1台油泵和3 - 4台风扇组成。运 行中为满足变压器的各种运行工况，一般要求1台备用冷却器（当运行冷却器发生故障时 可自动投入运行)、1台辅助冷却器(变压器负荷电流或上层油温高于设定阈值时自动投入 运行)，其余冷却器全部投入运行。传统的冷却器控制系统存在种种弊端，在安全性和可靠 性上已经满足不了电力系统日益发展的智能化控制需求，所以对冷却器控制系统进行改造 势在必行。
【发明内容】
[0004] 为了克服传统控制器和控制方法在分布参数系统控制中的不足，并提高对于分布 参数系统的控制性能，本发明的目的是提供一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控 制方法，解决常规PID控制器不能实时调整参数和控制参数变化过程的问题。在常规PID 控制的基础上引入模糊控制构成复合PID模糊控制方法，利用PID的比例控制提高动态响 应速度，利用PID的积分控制消除稳态误差，从而改善模糊控制的稳态性能，从而进一步提 高变压器冷却系统运行的节能效果。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方 法，其特征在于包括以下步骤 ： 步骤一，通过测温仪获取温度值； 步骤二，求输入量偏差E和偏差变化EC，并量化后模糊化； 步骤三，计算模糊控制表，查模糊控制表获取模糊控制量； 步骤四，求实际控制量，并作为PID的输入量； 步骤五，求控制量,并输出给变频器。
[0006] 所述步骤一，通过测温仪获取温度值，具体温度值为测温仪表实时测量得到的变 压器油温。
[0007] 所述步骤二，求输入量偏差E和偏差变化EC，并量化后模糊化，具体为将测温仪表 实时测量得到的变压器油温与事先存入的设定值相比较得到e和ec，在本控制系统中变压 器油温偏差e的基本论域为
【权利要求】
1. 一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，通过测温仪获取温度值； 步骤二，求输入量偏差E和偏差变化EC，并量化后模糊化； 步骤三，计算模糊控制表，查模糊控制表获取模糊控制量； 步骤四，求实际控制量Ip、、Ip，并作为PID的输入量； 步骤五，求控制量,并输出给变频器。
2. 根据权利要求1所述的一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，其特 征在于：通过测温仪获取温度值，具体为温度值为测温仪表实时测量得到的变压器油温。
3. 根据权利要求1所述的一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，其特 征在于：求输入量偏差E和偏差变化EC，并量化后模糊化，具体为将测温仪表实时测量得到 的变压器油温与事先存入的设定值相比较得到e和ec，在本控制系统中变压器油温偏差e 的基本论域为
其中rmax为变压器油温运行最高安全值，为实际运行中的最低温度值； 通过试验得出变=|&、《^考的基本变化率6(：的最大值为〇.51：，因此，油温偏差变 化率ec的基本论域彡 在进行模糊控制器的设计时，需要将精确的输入量乘以 量化因子进行量化，使模糊控制器的输入量落在设定的模糊论域内，其中e和ec的模糊量 分别为：E和EC，由于只要选定适当的量化因子，就可以得到对应的模糊论域，不会影响到 模糊控制器的设计，在控制器的设计中，选定量化因子》
4. 根据权利要求1所述的一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，其特 征在于：计算模糊控制表，查模糊控制表获取模糊控制量，具体为根据偏差e所取的模糊集 合的论域为{_6, -5, -4, -3, -2, -1，0, +1，+2, +3, +4, +5, +6}，语目变量值{负大，负中，负 小，零，正小，正中，正大}，简记为{NB，匪，NS，0, PS，PM，PB}偏差变化率ec所取得模糊集 合的论域{-6, _5, -4, -3, -2, _1，0, +1，+2, +3, +4, +5, +6}，语言变量值{NB，NM，NS，0, PS， PM，PB};在复合PID模糊控制器中，输入变量e和ec的模糊子集均为（NB，匪，NS，0, PS， PM，PB)，通过总结操作者的经验的方法来确定其输入量的隶属度，可得到模糊变量控制表， 通过查模糊控制表获取模糊控制量。
5. 根据权利要求1所述的一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，其特 征在于：求实际控制量的增益的调节量^，AITj，MTp，并作为PID的输 入量；具体为模糊控制器的输入为温度偏差e和温度偏差的变化率ec，输出为PID控制器 的3个增益的调节量Airp , Arj , ，取输入输出语言变量模糊子集为{NB，NM，NS，0， PS，PM，PB}，将输入输出量化为7个等级，其模糊论域均为{-3, -2, _1，0, +1，+2, +3}，所有 的模糊子集选用三角形分布隶属函数，定义调整公式为：
其中分别为[p、、欠￡)的初始化参数，实时运行时，通过发动机 冷却系统的输出响应值，并实时计算出偏差e和偏差变化率ec，然后模糊化得到E和EC，再 通过查询模糊变量表得到rP、rj、Tp的3个增益的调节量ArP, iirj, ,完成对 控制器的参数调整。
6.根据权利要求1所述的一种应用于变压器冷却系统的复合PID模糊控制方法，其特 征在于：求控制量/，并输出给变频器，具体为根据下述公式可得到输出量_7
其中而为采样周期，为积分/时间常数，？b为微分0时间常数。
【文档编号】G05B13/04GK104281057SQ201410485017
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】陈洪涛, 任洪民, 赵建明, 项福军, 佟辉 申请人:国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司松原供电公司