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        配網(wǎng)不停電作業(yè)的引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)優(yōu)化

        2022-07-21 02:57:40薛志偉劉志勇滕淳先金桂玥
        自動化技術(shù)與應(yīng)用 2022年6期
        關(guān)鍵詞:調(diào)試作業(yè)方法

        薛志偉,劉志勇,滕淳先,金桂玥

        (國網(wǎng)德州供電公司,山東 德州 253000)

        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,實現(xiàn)對配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的自動化控制[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。對此,本文提出基于電網(wǎng)慣量常態(tài)化連續(xù)參數(shù)估計的配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計方法。首先構(gòu)建隨機(jī)頻率擾動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)辨識的方法實現(xiàn)對配網(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。最后進(jìn)行仿真測試分析,以證實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:

        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:

        基于最大偏磁電流檢測,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:

        式(5)中,c+1表示第i臺變壓器中性點,c-1表示隨機(jī)頻率擾動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)辨識模型

        在上述基礎(chǔ)上,通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識的方法實現(xiàn)對配網(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。

        圖1 配網(wǎng)不停電作業(yè)下的引流線分布結(jié)構(gòu)

        根據(jù)圖1 所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型,在直流運行工況下,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)計大數(shù)據(jù)特征以及無功的聯(lián)合平抑設(shè)計大數(shù)據(jù)特征,根據(jù)變壓器中性點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:

        通過控制系統(tǒng)閉環(huán)辨識的方法實現(xiàn)對配網(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,實現(xiàn)自動化調(diào)試。

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

        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)計分析函數(shù)為:

        采用有功波動和電壓波動的聯(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)有功波動最大的恒額定轉(zhuǎn)速參數(shù),得到有功波動的平滑參數(shù)公式為:

        式(13)中,1+γi表示初始迭代時刻系數(shù),βq表示波動分量的融合控制,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)計奠定基礎(chǔ)[7]。

        3.2 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計實現(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,得到功率波動的幅頻特性。再采用快速傅里葉變換,實現(xiàn)對引流線固定裝置的優(yōu)化設(shè)計,得到反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計函數(shù)為:

        式(17)中,a為交流側(cè)濾波參數(shù),以此實現(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。

        4 仿真實驗與結(jié)果分析

        為驗證本文方法的有效性,在此進(jìn)行仿真實驗分析。實驗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為24KW,輸出有功波動為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。

        表1 配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線的參數(shù)設(shè)定

        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。

        圖2 引流線固定裝置的機(jī)端電壓調(diào)試輸出

        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)試時的輸出穩(wěn)定性較好,無功和有功功率控制能力較強。接下來測試輸出有功功率,得到結(jié)果如圖3所示。

        圖3 引流線固定裝置的輸出有功功率

        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,測試輸出穩(wěn)定性,得到對比結(jié)果如圖4所示。

        圖4 配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置控制

        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,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,實現(xiàn)對配網(wǎng)不停電作業(yè)引流線固定裝置的自動化控制,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)計方法。構(gòu)建隨機(jī)頻率擾動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,實現(xiàn)自動化調(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。

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