配網(wǎng)作業(yè)引流線固定裝置系統(tǒng)優(yōu)化

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摘要:為提升配網(wǎng)不停電作業(yè)的安全性，提出基于電網(wǎng)慣量常態(tài)化連續(xù)參數(shù)估計(jì)的配網(wǎng)不停電作業(yè)下引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)優(yōu)化。首先構(gòu)建隨機(jī)頻率擾動(dòng)下的引流線固定裝置調(diào)試的參數(shù)調(diào)節(jié)模型，通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識(shí)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置輸出電壓和電流穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，再通過功率增量特征分析方法，并結(jié)合電壓波動(dòng)的影響因素分析，得到機(jī)端電壓參數(shù)優(yōu)化輸出,通過電網(wǎng)等效慣量融合控制，最后，配置隔直裝置，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)不停電作業(yè)的引流線固定裝置的優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性較好，可靠性較強(qiáng)，提高了配網(wǎng)不停電作業(yè)的安全性，具有一定實(shí)際應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:參數(shù)調(diào)節(jié)；不停電作業(yè)；功率增量；固定裝置；調(diào)試系統(tǒng)優(yōu)化

1引言

我國目前的城市供電中，配電網(wǎng)是主要的網(wǎng)絡(luò)，影響電力、電能供應(yīng)安全性的各項(xiàng)重要指標(biāo)。隨著帶電作業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及作業(yè)項(xiàng)目的不斷增加，配網(wǎng)帶電作業(yè)所涉及的領(lǐng)域逐漸向停電作業(yè)覆蓋延伸，帶電作業(yè)與停電作業(yè)的配合施工越來越多，也更加充分發(fā)揮了其增供促銷主力軍作用。帶電作業(yè)的研宄領(lǐng)域也逐步由如何更好地配合停電作業(yè)、如何盡可能地減少停電時(shí)間，向如何部分取代進(jìn)而完全取代停電作業(yè)邁進(jìn)。從而出現(xiàn)了“不停電作業(yè)”這一帶電作業(yè)的高級(jí)理念。而且隨著直流輸電配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，配網(wǎng)不停電作業(yè)的重要性越發(fā)突出，但目前配網(wǎng)不停電作業(yè)的安全性難以得到保障，為此，有必要構(gòu)建優(yōu)化的引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)，在配網(wǎng)中進(jìn)行引流線固定處理，結(jié)合輸出功率可靠性調(diào)節(jié)和自適應(yīng)控制模型，通過配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試控制，構(gòu)建配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的參數(shù)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)模型，結(jié)合參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的自動(dòng)化控制[1]。在這種大背景下，配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置設(shè)計(jì)方法研究受到人們的極大關(guān)注。例如，覃華等人研究了核電廠DCS系統(tǒng)調(diào)試裝置設(shè)計(jì)方法，首先介紹了調(diào)試裝置的原理,組成,軟硬件結(jié)構(gòu)，再以DCS系統(tǒng)工程調(diào)試為例對(duì)核電廠DCS系統(tǒng)調(diào)試裝置的開發(fā)和工程調(diào)試進(jìn)行了分析；張予祥等人設(shè)計(jì)了一種推進(jìn)監(jiān)控裝置輔助調(diào)試系統(tǒng)，以提高推進(jìn)監(jiān)控裝置的在廠調(diào)試效率；劉聰漢研究了多種旁路作業(yè)方法在配網(wǎng)不停電作業(yè)中的應(yīng)用，從而得出不同旁路作業(yè)方法的適用范圍[2-4]。盡管上述學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，但上述方法進(jìn)行配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試的輸出自適應(yīng)性不好，抗干擾性不強(qiáng)。對(duì)此，本文提出基于電網(wǎng)慣量常態(tài)化連續(xù)參數(shù)估計(jì)的配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。首先構(gòu)建隨機(jī)頻率擾動(dòng)下的引流線固定裝置調(diào)試的參數(shù)調(diào)節(jié)模型，通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識(shí)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)下的引流線固定裝置輸出電壓和電流穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，通過功率增量特征分析的方法，然后建立引流線固定裝置調(diào)試的負(fù)荷均衡配置模型，通過電網(wǎng)等效慣量融合控制，配置隔直流裝置，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)不停電作業(yè)下的引流線固定裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行仿真測(cè)試分析，以證實(shí)本文方法在提高配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試和優(yōu)化測(cè)控能力方面的優(yōu)越性能。

2引流線固定裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)與辨別模型

2.1引流線固定裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)

為設(shè)計(jì)用于配網(wǎng)不停電作業(yè)的引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)，首先構(gòu)建隨機(jī)頻率擾動(dòng)下的引流線固定裝置調(diào)試的參數(shù)調(diào)節(jié)模型，通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識(shí)和均衡配置的方法得到F(x)，即配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試的梯度函數(shù)，根據(jù)變壓器的超標(biāo)特征分量，得到配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線的電壓閉環(huán)分布函數(shù)F(xk+1)，借助額外裝置的前提下，得到配網(wǎng)輸出的可靠性耦合狀態(tài)函數(shù)表示為：(1)式（1）中，ki表示大數(shù)據(jù)特征集；Xn,表示固定裝置分布集；在此基礎(chǔ)上，利用不同阻抗角求得配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線的有功-無功的聯(lián)合平抑耦合參數(shù)模型，表示為：(2)式（2）中，表示配置隔直裝置的特征分量，根據(jù)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試的干擾抑制分析，結(jié)合隔直/均直裝置混合配置方法，得到配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的各直流運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)特征量v(xk)，再根據(jù)中性點(diǎn)能承受的最大直流，構(gòu)建配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)模型，得到配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的輸出能量和功率因素分布函數(shù)表示為：(3)式（3）中，2F(x)為第k次迭代值。根據(jù)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作分量[5]，得到信息分布的長度，通過調(diào)節(jié)接入的均直裝置的擴(kuò)頻分量，得到變壓器耐受短路電流為：(4)基于最大偏磁電流檢測(cè)，得到配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線的輸出頻譜響應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)為：(5)式（5）中，c+1表示第i臺(tái)變壓器中性點(diǎn)，c-1表示隨機(jī)頻率擾動(dòng)下的引流線固定特征量，根據(jù)調(diào)試的參數(shù)調(diào)節(jié)模型，得到參數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)果從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

2.2引流線固定裝置的閉環(huán)辨識(shí)模型

在上述基礎(chǔ)上，通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識(shí)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)下的引流線固定裝置輸出電壓和電流穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)[6]，得到配網(wǎng)不停電作業(yè)下的引流線分布結(jié)構(gòu)描述如圖1所示。根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，在直流運(yùn)行工況下，得到配電網(wǎng)的直流偏磁電流限值控制微分方程描述為：式（6）中，xj、xi分別表示有功的聯(lián)合平抑設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)特征以及無功的聯(lián)合平抑設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)特征，根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的功率增益得到配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線的裕度函數(shù)為：式（7）中，μ為配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線的幅值，在額定轉(zhuǎn)速段，結(jié)合配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的程控模型，得到聯(lián)合狀態(tài)特征方程描述為：式（8）中，、表示電壓閉環(huán)控制的兩個(gè)序列節(jié)點(diǎn)，采用配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試，得到慣量滯后映射存在一個(gè)能夠滿足配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試的分區(qū)調(diào)節(jié)收斂條件的最優(yōu)解L，利用最優(yōu)解L得到電壓波動(dòng)的尋優(yōu)控制函數(shù)：通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識(shí)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)下的引流線固定裝置輸出電壓，得到閉環(huán)辨識(shí)模型特征解為：式（10）中，2≤c≤n為固定裝置的特征值，在弱交流系統(tǒng)條件下，可以根據(jù)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的特征解析控制分布，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)試。

3固定裝置參數(shù)優(yōu)化與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1引流線固定裝置調(diào)試參數(shù)優(yōu)化解析

通過功率增量特征分析的方法，建立引流線固定裝置調(diào)試的負(fù)荷均衡配置模型，得到功率增量特征統(tǒng)計(jì)分析函數(shù)為：采用有功波動(dòng)和電壓波動(dòng)的聯(lián)合控制，得到引流線固定裝置調(diào)試的鏈路轉(zhuǎn)化控制模型描述為：式（12）中，xz為引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)的發(fā)射功耗，rx為功率因數(shù)角，y為恒轉(zhuǎn)速段控制參數(shù)。根據(jù)有功波動(dòng)最大的恒額定轉(zhuǎn)速參數(shù)，得到有功波動(dòng)的平滑參數(shù)公式為：式（13）中，1+γi表示初始迭代時(shí)刻系數(shù)，βq表示波動(dòng)分量的融合控制，根據(jù)固定裝置的輸出功率，得到無功的解耦控制參數(shù)分析模型為：式（14）中，K表示功率波動(dòng)分量產(chǎn)生的電壓波，采用電壓安全優(yōu)化方法得到配網(wǎng)不停電作業(yè)引流定裝置的輸出穩(wěn)態(tài)函數(shù)：式（15）中，ε為配網(wǎng)不停電作業(yè)引流定裝置的最小常數(shù)，利用該公式得到機(jī)端電壓參數(shù)優(yōu)化輸出值。再根據(jù)頻率耦合特性，得到引流線固定裝置調(diào)試參數(shù)優(yōu)化解模型，以此為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)[7]。

3.2系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

利用上述基礎(chǔ)，在恒功率段以前的區(qū)域建立引流線固定裝置調(diào)試的負(fù)荷均衡配置模型，通過電網(wǎng)等效慣量融合控制配置隔直裝置，得到引流線固定裝置的矢量控制狀態(tài)方程為：式（16）中，φ表示轉(zhuǎn)恒轉(zhuǎn)速區(qū)域的線性控制參數(shù)。在最大功率跟蹤區(qū)域，構(gòu)建配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試的參數(shù)配置模型，得到功率波動(dòng)的幅頻特性。再采用快速傅里葉變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)引流線固定裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)函數(shù)為：式（17）中，a為交流側(cè)濾波參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為驗(yàn)證本文方法的有效性，在此進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)中取引流線固定裝置的頻率上限為15KHz，低頻段下的功率波動(dòng)為24KW，輸出有功波動(dòng)為52KW，特定的功率因數(shù)0.373，電壓閉環(huán)參數(shù)為0.17，其它參數(shù)設(shè)定數(shù)見表1。在上述進(jìn)行配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試參數(shù)設(shè)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行引流線固定裝置的調(diào)試控制，得到機(jī)端電壓調(diào)試輸出如圖2所示。分析圖2得知，本文方法與文獻(xiàn)[4]、文獻(xiàn)[5]方法相比，本文方法在進(jìn)行引流線固定裝置調(diào)試時(shí)的輸出穩(wěn)定性較好，無功和有功功率控制能力較強(qiáng)。接下來測(cè)試輸出有功功率，得到結(jié)果如圖3所示。分析圖3得知，本文方法與傳統(tǒng)方法相比，本文方法的配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置控制輸出功率增益較高，測(cè)試輸出穩(wěn)定性，得到對(duì)比結(jié)果如圖4所示。分析圖4得知，本文方法與傳統(tǒng)方法相比進(jìn)行配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置設(shè)計(jì)，本文方法輸出穩(wěn)定性較高。

5結(jié)束語

構(gòu)建配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的參數(shù)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)模型，結(jié)合參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的自動(dòng)化控制，本文提出基于電網(wǎng)慣量常態(tài)化連續(xù)參數(shù)估計(jì)的配網(wǎng)不停電作業(yè)下引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。構(gòu)建隨機(jī)頻率擾動(dòng)下的引流線固定裝置調(diào)試的參數(shù)調(diào)節(jié)模型，采用有功-無功的聯(lián)合平抑設(shè)計(jì)的方法，在弱交流系統(tǒng)條件下，根據(jù)配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的特征解析控制分布，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)試。研究得知，本文方法進(jìn)行配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試的輸出穩(wěn)定性較高，可靠性較好。固定裝置的調(diào)試的輸出穩(wěn)定性較好，無功和有功功率控制能力較強(qiáng)。

作者:薛志偉 劉志勇 滕淳先 金桂玥 單位:國網(wǎng)德州供電公司