鐵磁諧振過電壓非線性特性分析及其混沌同步抑制措施研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國電網(wǎng)規(guī)模日益增大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，而電力系統(tǒng)過電壓是影響電網(wǎng)及電氣設(shè)備安全運(yùn)行重要因素，鐵磁諧振過電壓作為最常見的配電網(wǎng)內(nèi)部過電壓之一，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行有著巨大的威脅。同時(shí)，現(xiàn)代電網(wǎng)要求其自身能夠進(jìn)行連續(xù)不斷的實(shí)時(shí)自我評(píng)估以預(yù)測(cè)電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問題，并立即采取措施加以控制或糾正，以確保電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率。因此，鐵磁諧振過電壓的抑制和防治已成為

2、關(guān)乎我國電力工業(yè)安全生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。提高抑制鐵磁諧振過電壓的有效性和科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)抑制諧振過電壓的智能化具有十分重要的意義。
　　目前，相對(duì)于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)，對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中鐵磁諧振過電壓特征的研究和抑制措施相對(duì)較少。電磁式電壓互感器和空載變壓器鐵心飽和是引起電力系統(tǒng)呈非線性的主要原因，本文首先研究并描述其他非線性元件如鐵心的勵(lì)磁特性、避雷器電阻特性等非線性特征，建立這些元件的非線性模型，根據(jù)國內(nèi)110kV變電站中諧

3、振發(fā)生的原理，通過將系統(tǒng)各參數(shù)歸一化，研究建立各元件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)諧振電路的數(shù)學(xué)模型，獲得系統(tǒng)的時(shí)域微分方程和鐵磁諧振狀態(tài)方程?；谙嗥矫鎴D、龐加萊截面圖、功率譜、Lyapunov指數(shù)、分岔圖等非線性動(dòng)力學(xué)工具研究各個(gè)電壓等級(jí)鐵磁諧振非線性動(dòng)力學(xué)特征，為鐵磁諧振過電壓的抑制提供理論基礎(chǔ)。
　　由于避雷器是諧振模型中又一影響諧振非線性特征的重要非線性元件，本文在以往研究鐵磁諧振的簡(jiǎn)單模型基礎(chǔ)上，首次考慮了并聯(lián)金屬

4、氧化物避雷器對(duì)諧振過電壓的影響。分析并聯(lián)有避雷器的鐵磁諧振系統(tǒng)所展現(xiàn)的非線性動(dòng)力特征。研究結(jié)果表明其能有效鉗制過電壓的幅值，并使得具有混沌狀態(tài)的鐵磁諧振轉(zhuǎn)化為非混沌狀態(tài)。同時(shí)減小諧振系統(tǒng)的混沌區(qū)間，顯著降低諧振對(duì)系統(tǒng)初值的敏感性。另外還研究避雷器伏安特性變化對(duì)諧振的影響，并根據(jù)分析結(jié)果改善避雷器的伏安特性，進(jìn)一步提升避雷器對(duì)諧振的抑制作用，對(duì)避雷器伏安特性的選取具有指導(dǎo)意義。
　　在鐵磁諧振的快速主動(dòng)抑制方面，本文根據(jù)非線性動(dòng)力學(xué)

5、理論和鐵磁諧振的特性，提出一種新的抑制鐵磁諧振的概念——用參數(shù)不匹配系統(tǒng)的同步脈沖控制理論使過電壓系統(tǒng)與正常工作的系統(tǒng)同步，通過設(shè)計(jì)控制器，計(jì)算其反饋系數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析。利用數(shù)值仿真軟件進(jìn)行計(jì)算，表明了該方法能有效實(shí)現(xiàn)諧振系統(tǒng)與正常系統(tǒng)的快速同步，并大幅降低控制能量，突破以往研究?jī)H抑制混沌形態(tài)過電壓的局限。同時(shí)，首次應(yīng)用電磁暫態(tài)計(jì)算軟件對(duì)采用脈沖抑制鐵磁諧振的方法進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果同樣驗(yàn)證了該理論的有效性。
　　本文的研究