高壓變電站開關柜溫度實時控制仿真研究

姜楠

摘要：近年來，隨著傳感器技術、通信技術的飛速發展，各行各業對供電的質量以及電能的需求也越來越高。變電站內的高壓開關柜作為電力系統重要電氣設備，承擔著關合及斷開高壓變電站電力線路、保護電力系統安全的雙重作用，對高壓變電站的安全穩定運行具有特別重要的作用。近年來，在高壓變電站開關柜長期運行過程中，由于開關柜觸頭接觸位置過熱已發生過多起開關柜溫度過熱事故，由此產生的火災以及大面積停電情況不在少數。因此，如何實時在線控制高壓開關柜內觸頭溫度成為電力系統需要解決的難點問題之一。

關鍵詞：高壓變電站;開關柜;溫度實時控制;仿真研究

引言

對高壓變電站開關柜溫度的實時控制，能夠有效保證高壓變電站的安全穩定運行。對開關柜溫度的實時控制，需要對采集的開關柜溫度數據進行濾波處理，改變負載電壓的有效值，完成對開關柜溫度的實時控制。傳統方法研究了高壓變電站開關柜階段性溫度變化特性，獲取時間最優控制機制，但忽略了改變負載電壓的有效值，導致控制精度偏低。提出基于差分進化的高壓變電站開關柜溫度實時控制方法。將所檢測的高壓變電站開關柜對應的電壓信號轉換成數字量輸入控制器中，計算出該電壓信號相應的溫度值，對采集的開關柜溫度數據進行濾波處理，改變負載電壓的有效值，針對開關柜溫度控制超調情況，建立多目標優化控制模型，利用差分進化算法對該多目標優化控制模型進行求解，通過開關柜溫度控制器參數的在線調節，實現高壓變電站開關柜溫度實時控制。實驗結果表明，所提方法控制精度較高。

1概述

高壓變電站溫度控制具有非線性、多擾動特點，對開關柜觸點溫度要求較高，采用傳統方法難以實現有效控制，例提出一種基于自適應逆控制的高壓變電站開關柜溫度在線控制方法。該方法將反饋控制器與可自適應調整的神經網絡控制器相結合，共同作用于高壓變電站開關柜溫度實時控制過程中，能滿足高壓變電站開關柜溫度實時控制的自適應性和未確定性要求。該方法動態響應性能較優，但存在高壓變電站開關柜溫度控制穩態誤差大的問題采用模糊控制技術與人工神經網絡相融合應用于高壓變電站開關柜溫度實時控制的方法，組建了模糊神經網絡相融合的高壓變電站開關柜溫度智能控制模型，并給出了開關柜溫度控制的實現過程。該方法具有較強的實時性和可靠性，但存在控制精度較差的問題?；跁r間最優的高壓變電站開關柜溫度實時控制方法。首先研究了高壓變電站開關柜階段性溫度變化特性，提出微分PID控制與Bang-Bang控制相融合的方法，以時間最優控制機制對高壓變電站開關柜溫度進行實時控制。該方法控制精度較高，但存在成本過高的問題。針對上述問題，提出一種基于差分進化的高壓變電站開關柜溫度實時控制方法。實驗結果表明，所提方法為實現高壓變電站的無人值守提供了優越的技術保障。

2高壓變電站開關柜溫度實時控制方法

2.1高壓變電站開關柜溫度控制模型的建立

首先將所檢測的高壓變電站開關柜對應的電壓信號轉換成數字量輸入控制器中，在控制器中計算出該電壓信號相應的溫度值，采用算術平均濾波和一階遞推濾波相結合的方式對采集的開關柜溫度數據進行濾波處理，通過控制高壓變電站開關柜觸頭晶閘管在控制周期內的觸發角或是導通角，改變負載電壓的有效值實現開關柜溫度控制，具體過程如下所述：由于高壓變電站開關柜溫度采樣精度，A/D轉換精度的限制，以及高壓電網線路干擾的多方面影響，服務器接受到變電站開關柜溫度信號后需要進行數字濾波處理，采用算術平均濾波和一階遞推濾波相結合的方式對開關柜溫度信號進行濾波處理.

2.2開關柜溫度控制器參數的在線優化

在進行高壓變電站開關柜溫度實時控制過程中，針對3.1節可能出現的開關柜溫度控制超調情況，建立了以開關柜溫度控制偏差、偏差變化率和調節時間為目標的多目標優化控制模型，利用差分進化算法對該多目標優化控制模型進行求解，通過開關柜溫度控制器參數的在線調節，實現高壓變電站開關柜溫度實時控制。

3變電站開關柜常見問題解決措施分析

3.1提高變電站開關柜絕緣性能

從上面闡述內容中能夠明確變電站絕緣等級差主要是由于開關柜的生產不過關、存在偷工減料情況。由此，要想提高變電站開關柜絕緣性能就要從設備的生產方面入手，這是解決這一問題的根本。在變電站開關柜生產過程中要將其主材料選為阻燃絕緣材料，這一材料具有較好的絕緣作用，但是在絕緣材料選擇方面禁止選用酚醛樹脂和聚碳酸脂等材料，這些材料的絕緣性能較差，一旦將其作為開關柜主材料容易增加絕緣事件的發生幾率。除此之外在生產建設過程中要嚴格把控間隙的距離，避免出現過大或者過小情況，以免造成開關柜運行短路。另外還需要通過不同方面綜合檢修處理降低絕緣安全事故的發生幾率。

3.2提高變電站開關柜防爆、防護能力

從根本上提高變電站開關柜防爆、防護能力是控制安全事故發生的關鍵。首先，在開關柜安裝過程中要格外注意三處泄壓通道，要保證其處于完全通暢狀態，同時在變電站開關柜日常檢修工作過程中也要將這一部分作為重點，確保只要開關柜運行其泄壓通道就要順暢，避免出現柜內高壓難以排泄的情況出現。其次，在開關柜安裝過程中要嚴格按照要求裝卸鐵螺絲和塑料螺絲，確保每一顆螺絲的安裝位置均正確，降低柜內短路情況出現的概率，避免柜內出現瞬間高壓情況。最后，在變電站開關柜生產過程中，在開關柜表面及頂部可以留有小孔，但是要減少小孔的數量，其中將重要的開關分合指示觀察孔、開關小室觀察孔、測溫孔等留出來即可，這能夠從根本上提高開關柜的防爆、防護能力。

3.3電壓處理

變電站開關柜在進行電壓處理方面，以原件電壓互感器的選擇最為關鍵，通常其主要選擇為在線電壓無顯示飽和的即可，這能夠從根本上避免開關柜出現電壓互感器飽和過電壓情況，導致開關柜出現短路及安全事故等。另外，變電站開關柜在日常工作中還容易受小動物的影響造成電壓不穩、短路等情況，在開關柜的引線選擇方面要以特殊絕緣材料為主并將引線完全封閉包裝，防止因小動物影響造成電壓不穩、短路。

結語

針對高壓變壓站內部環境對溫度的要求，提出一種基于差分進化的高壓變電站開關柜溫度實時控制方法，通過采用算術平均濾波和一階遞推濾波相結合的方式對采集的開關柜溫度數據進行濾波處理，針對開關柜溫度控制超調情況，建立了以開關柜溫度控制偏差、偏差變化率和調節時間為目標的多目標優化控制模型，實現高壓變電站開關柜溫度實時控制。實驗結果表明，所提方法控制響應性較優。

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