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配电网铁磁谐振及弧光接地过电压特征识别与抑制方法

代姚  
【摘要】: 铁磁谐振与弧光接地过电压持续时间长,对配电网安全稳定运行有着巨大的威胁。建立过电压实时跟踪监测系统、进行过电压的特征分析是抑制电网过电压的基础。论文研究了弧光接地过电压与铁磁谐振过电压的发展机理,提出反映这两种过电压区别与其它过电压的特征参量,在此基础上研究并实现了过电压的模式识别算法,以实现弧光接地过电压与铁磁谐振过电压从过电压波形中的快速提取;研究并分析了这两种过电压的抑制方法,提出了基于T-S模糊模型的抑制铁磁谐振过电压的混沌控制方法和利用两次调谐抑制弧光接地过电压的方法,仿真分析了提出的方法抑制弧光接地过电压与铁磁谐振过电压的有效性。 分析了铁磁谐振与弧光接地过电压的仿真模型及影响因素与波形特征,针对傅里叶变换对信号特征提取存在的不足,将小波变换引入到过电压特征提取中,选取具有正交性、时域紧支性和正则性的db4小波基,对过电压进行10层小波分解,将各层细节系数能量幅值作为含有高频成份过电压的识别特征量,提取过电压持续时间、三相电压有效值、三相波形互相关系数等作为特征量,以弥补时域分析或频域分析单独分析时的不足。 构建分层多级识别的过电压分类树,对各种特征向量进行归纳分析与综合;对过电压进行逐层深化,特征向量集按不同的模块层次选取,形成模块层次结构,构成该层最佳特征量。根据构建的过电压分类树,结合每层节点的最佳特征量,采用遗传算法对过电压进行模糊聚类分析,根据识别结果,不断改进节点的模块特征量及遗传算法的交叉、变异算子,获取各层过电压类型特征量的最优聚类中心及过电压类型模糊隶属度,得到较好的识别效果。 研究中性点直接接地系统中铁磁谐振过电压混沌控制方法。基于非线性动力学理论和铁磁谐振所具有的一定的随机性和模糊性,提出一种基于T-S模糊模型的混沌控制方法,根据T-S模糊模型能以任意精度逼近任意非线性系统,把一个非线性系统当作多个线性子系统与其权重乘积之和的特点,将线性控制理论应用到非线性系统。该模型的规则后件由线性状态空间子系统构成,实现应用模糊系统的控制理论求得模糊控制器用此非线性控制器对铁磁谐振过电压进行控制。该方法可在不同的时刻切入控制,并使铁磁谐振系统稳定于不同的控制目标,其控制过程迅速、计算简便,控制效果好。 采用改进的常规方法在系统正常运行时对消弧线圈进行粗调,发生接地故障进入补偿状态后再利用谐振状态检测法对消弧线圈进行细调;在考虑消弧线圈自身损耗电导和线路对地电导的基础上,推导了电网对地电容电流和消弧线圈调谐参数的实时计算方法,实时准确地计算了系统的对地电容和消弧线圈对应的电感值,为消弧线圈实时调谐提供依据。解决了消弧线圈投入时电网正常运行和故障时消弧线圈参数调节难以兼顾的困难,确保在对电网正常运行影响极小的同时有效抑制弧光接地过电压。


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