基于電壓時間序列的鐵磁諧振主動控制方法研究.pdf

1、過電壓防護(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，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越頻繁地發(fā)生在變電站內(nèi)。由于諧振過電壓持續(xù)時間長、振蕩幅值高，且現(xiàn)有諧振防護(hù)措施存在一定局限性，諧振過電壓給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來極大的威脅。同時，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展以及通訊、信息等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能化已成為我國電網(wǎng)發(fā)展的一個新趨勢，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)計開發(fā)能夠保障諧振故障在線自愈的鐵磁諧振主動控制裝置具有重要的安全意義和應(yīng)用價值。
　　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截面等分析工具對方程解序列所反映的諧振系統(tǒng)

3、動力學(xué)模式進(jìn)行了辨識，初步研究了電壓互感器損耗、斷路器均壓電容、系統(tǒng)對地電容等系統(tǒng)參數(shù)對諧振動力學(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，本文主要開展了鐵磁諧振主動控制方法的研究。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，本文的主動控制方案研究均基于可常態(tài)監(jiān)測的電壓時間序列展開。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)測控制理論，基于單一電壓時間序列開展了諧振系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模以及預(yù)測控制算法研究。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，研究了在線辨識諧振系統(tǒng)局部模型的方法，最后基于所建模型的預(yù)測功能設(shè)計了鐵磁諧振的預(yù)測控制算法，通過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。
　　基于單一時間序列的動力系統(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)，還可通過無模型控制實(shí)現(xiàn)。第四章引入無模型控制理論中的迭代學(xué)習(xí)控制法，研究了利用門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)將二次阻尼脈沖投入，并基于電壓監(jiān)測序列迭代調(diào)整阻尼投入占空比的諧振主動控制方法，該方法克服了第三章預(yù)測控制方案中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，并簡要設(shè)計了一類新型二次消諧裝置的整體結(jié)構(gòu)。
　　本文所設(shè)計的兩類鐵磁諧振主動控制方法均基于可實(shí)時監(jiān)測的電壓時間序列確定控制量，擺脫了傳統(tǒng)主動控制算法對諧振系統(tǒng)動力學(xué)方程模型即諧振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)信息的依賴。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，