基于電壓時(shí)間序列的鐵磁諧振主動(dòng)控制方法研究.pdf

1、過(guò)電壓防護(hù)是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)重要課題。近年來(lái)，隨著電力網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大以及操作環(huán)境的日益靈活，操作或故障引起的鐵磁諧振越來(lái)越頻繁地發(fā)生在變電站內(nèi)。由于諧振過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、振蕩幅值高，且現(xiàn)有諧振防護(hù)措施存在一定局限性，諧振過(guò)電壓給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的威脅。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展以及通訊、信息等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能化已成為我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)，它要求電網(wǎng)具備故障診斷、故障隔離和自我恢復(fù)的能力，以確保電網(wǎng)的可靠

2、性、安全性以及電能質(zhì)量。因此，綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)與信息技術(shù)，以系統(tǒng)狀態(tài)分析和輔助決策為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能夠保障諧振故障在線(xiàn)自愈的鐵磁諧振主動(dòng)控制裝置具有重要的安全意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　相較于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)電壓等級(jí)更高，諧振事故造成的危害也更大。本文首先基于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)激發(fā)鐵磁諧振的工況，建立了表征諧振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程模型，應(yīng)用混沌理論中相平面軌跡、Poincare截面等分析工具對(duì)方程解序列所反映的諧振系統(tǒng)

3、動(dòng)力學(xué)模式進(jìn)行了辨識(shí)，初步研究了電壓互感器損耗、斷路器均壓電容、系統(tǒng)對(duì)地電容等系統(tǒng)參數(shù)對(duì)諧振動(dòng)力學(xué)特性的影響，并仿真分析了避雷器、二次消諧裝置等常用阻尼設(shè)備消諧效果的局限性，為諧振主動(dòng)控制策略的研究奠定了理論及方法基礎(chǔ)。
　　考慮現(xiàn)有消諧設(shè)備諧振防護(hù)效果的局限性，本文主要開(kāi)展了鐵磁諧振主動(dòng)控制方法的研究。由于實(shí)際電網(wǎng)可用于狀態(tài)分析和輔助決策的信息有限，本文的主動(dòng)控制方案研究均基于可常態(tài)監(jiān)測(cè)的電壓時(shí)間序列展開(kāi)。第三章綜合運(yùn)用相空間重

4、構(gòu)理論、最小支持向量機(jī)(LS-SVM)建模理論和預(yù)測(cè)控制理論，基于單一電壓時(shí)間序列開(kāi)展了諧振系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模以及預(yù)測(cè)控制算法研究。首先，采用相空間重構(gòu)技術(shù)，將一維電壓時(shí)間序列重構(gòu)為多維向量，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用 LS-SVM建模理論，研究了在線(xiàn)辨識(shí)諧振系統(tǒng)局部模型的方法，最后基于所建模型的預(yù)測(cè)功能設(shè)計(jì)了鐵磁諧振的預(yù)測(cè)控制算法，通過(guò)疊加脈沖電壓控制量實(shí)現(xiàn)了諧振電壓與目標(biāo)電壓的準(zhǔn)確同步。
　　基于單一時(shí)間序列的動(dòng)力系統(tǒng)控制，除了可在數(shù)據(jù)建?；?/p>

5、礎(chǔ)上結(jié)合適當(dāng)控制算法實(shí)現(xiàn)，還可通過(guò)無(wú)模型控制實(shí)現(xiàn)。第四章引入無(wú)模型控制理論中的迭代學(xué)習(xí)控制法，研究了利用門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO)將二次阻尼脈沖投入，并基于電壓監(jiān)測(cè)序列迭代調(diào)整阻尼投入占空比的諧振主動(dòng)控制方法，該方法克服了第三章預(yù)測(cè)控制方案中PT電壓難以直接控制的弊端。首先，仿真研究并理論分析了脈沖阻尼策略中可變因子（阻值大小、投入頻率、投入占空比）對(duì)諧振抑制效果的影響，擬定了合適的阻值及投入頻率。然后選定阻尼投入占空比為控制輸入，分別

6、設(shè)計(jì)了以電壓準(zhǔn)確同步額定水平為控制目標(biāo)和以恢復(fù)原系統(tǒng)無(wú)諧振運(yùn)行狀態(tài)為控制目標(biāo)的迭代控制方案。最后，仿真驗(yàn)證了上述兩種脈沖阻尼迭代控制方案的諧振控制效果，并簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)了一類(lèi)新型二次消諧裝置的整體結(jié)構(gòu)。
　　本文所設(shè)計(jì)的兩類(lèi)鐵磁諧振主動(dòng)控制方法均基于可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的電壓時(shí)間序列確定控制量，擺脫了傳統(tǒng)主動(dòng)控制算法對(duì)諧振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程模型即諧振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)信息的依賴(lài)。其中，脈沖阻尼迭代控制法以阻尼投入占空比為控制輸入實(shí)現(xiàn)了諧振電壓的間接控制，