高压变电站开关柜温度实时控制仿真研究
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摘要：近年来，随着传感器技术、通信技术的飞速发展，各行各业对供电的质量以及电能的需求也越来越高。变电站内的高压开关柜作为电力系统重要电气设备，承担着关合及断开高压变电站电力线路、保护电力系统安全的双重作用，对高压变电站的安全稳定运行具有特别重要的作用。近年来，在高压变电站开关柜长期运行过程中，由于开关柜触头接触位置过热已发生过多起开关柜温度过热事故，由此产生的火灾以及大面积停电情况不在少数。因此，如何实时在线控制高压开关柜内触头温度成为电力系统需要解决的难点问题之一。
关键词：高压变电站;开关柜;温度实时控制;仿真研究
引言
对高压变电站开关柜温度的实时控制，能够有效保证高压变电站的安全稳定运行。对开关柜温度的实时控制，需要对采集的开关柜温度数据进行滤波处理，改变负载电压的有效值，完成对开关柜温度的实时控制。传统方法研究了高压变电站开关柜阶段性温度变化特性，获取时间最优控制机制，但忽略了改变负载电压的有效值，导致控制精度偏低。提出基于差分进化的高压变电站开关柜温度实时控制方法。将所检测的高压变电站开关柜对应的电压信号转换成数字量输入控制器中，计算出该电压信号相应的温度值，对采集的开关柜温度数据进行滤波处理，改变负载电压的有效值，针对开关柜温度控制超调情况，建立多目标优化控制模型，利用差分进化算法对该多目标优化控制模型进行求解，通过开关柜温度控制器参数的在线调节，实现高压变电站开关柜温度实时控制。实验结果表明，所提方法控制精度较高。
1概述
高压变电站温度控制具有非线性、多扰动特点，对开关柜触点温度要求较高，采用传统方法难以实现有效控制，例提出一种基于自适应逆控制的高压变电站开关柜温度在线控制方法。该方法将反馈控制器与可自适应调整的神经网络控制器相结合，共同作用于高压变电站开关柜温度实时控制过程中，能满足高压变电站开关柜温度实时控制的自适应性和未确定性要求。该方法动态响应性能较优，但存在高压变电站开关柜温度控制稳态误差大的问题采用模糊控制技术与人工神经网络相融合应用于高压变电站开关柜温度实时控制的方法，组建了模糊神经网络相融合的高压变电站开关柜温度智能控制模型，并给出了开关柜温度控制的实现过程。该方法具有较强的实时性和可靠性，但存在控制精度较差的问题。基于时间最优的高压变电站开关柜温度实时控制方法。首先研究了高压变电站开关柜阶段性温度变化特性，提出微分PID控制与Bang-Bang控制相融合的方法，以时间最优控制机制对高压变电站开关柜温度进行实时控制。该方法控制精度较高，但存在成本过高的问题。针对上述问题，提出一种基于差分进化的高压变电站开关柜温度实时控制方法。实验结果表明，所提方法为实现高压变电站的无人值守提供了优越的技术保障。
2高压变电站开关柜温度实时控制方法
2.1高压变电站开关柜温度控制模型的建立
首先将所检测的高压变电站开关柜对应的电压信号转换成数字量输入控制器中，在控制器中计算出该电压信号相应的温度值，采用算术平均滤波和一阶递推滤波相结合的方式对采集的开关柜温度数据进行滤波处理，通过控制高压变电站开关柜触头晶闸管在控制周期内的触发角或是导通角，改变负载电压的有效值实现开关柜温度控制，具体过程如下所述：由于高压变电站开关柜温度采样精度，A/D转换精度的限制，以及高压电网线路干扰的多方面影响，服务器接受到变电站开关柜温度信号后需要进行数字滤波处理，采用算术平均滤波和一阶递推滤波相结合的方式对开关柜温度信号进行滤波处理.
2.2开关柜温度控制器参数的在线优化
在进行高压变电站开关柜温度实时控制过程中，针对3.1节可能出现的开关柜温度控制超調情况，建立了以开关柜温度控制偏差、偏差变化率和调节时间为目标的多目标优化控制模型，利用差分进化算法对该多目标优化控制模型进行求解，通过开关柜温度控制器参数的在线调节，实现高压变电站开关柜温度实时控制。
3变电站开关柜常见问题解决措施分析
3.1提高变电站开关柜绝缘性能
从上面阐述内容中能够明确变电站绝缘等级差主要是由于开关柜的生产不过关、存在偷工减料情况。由此，要想提高变电站开关柜绝缘性能就要从设备的生产方面入手，这是解决这一问题的根本。在变电站开关柜生产过程中要将其主材料选为阻燃绝缘材料，这一材料具有较好的绝缘作用，但是在绝缘材料选择方面禁止选用酚醛树脂和聚碳酸脂等材料，这些材料的绝缘性能较差，一旦将其作为开关柜主材料容易增加绝缘事件的发生几率。除此之外在生产建设过程中要严格把控间隙的距离，避免出现过大或者过小情况，以免造成开关柜运行短路。另外还需要通过不同方面综合检修处理降低绝缘安全事故的发生几率。
3.2提高變电站开关柜防爆、防护能力
从根本上提高变电站开关柜防爆、防护能力是控制安全事故发生的关键。首先，在开关柜安装过程中要格外注意三处泄压通道，要保证其处于完全通畅状态，同时在变电站开关柜日常检修工作过程中也要将这一部分作为重点，确保只要开关柜运行其泄压通道就要顺畅，避免出现柜内高压难以排泄的情况出现。其次，在开关柜安装过程中要严格按照要求装卸铁螺丝和塑料螺丝，确保每一颗螺丝的安装位置均正确，降低柜内短路情况出现的概率，避免柜内出现瞬间高压情况。最后，在变电站开关柜生产过程中，在开关柜表面及顶部可以留有小孔，但是要减少小孔的数量，其中将重要的开关分合指示观察孔、开关小室观察孔、测温孔等留出来即可，这能够从根本上提高开关柜的防爆、防护能力。
3.3电压处理
变电站开关柜在进行电压处理方面，以原件电压互感器的选择最为关键，通常其主要选择为在线电压无显示饱和的即可，这能够从根本上避免开关柜出现电压互感器饱和过电压情况，导致开关柜出现短路及安全事故等。另外，变电站开关柜在日常工作中还容易受小动物的影响造成电压不稳、短路等情况，在开关柜的引线选择方面要以特殊绝缘材料为主并将引线完全封闭包装，防止因小动物影响造成电压不稳、短路。
结语
针对高压变压站内部环境对温度的要求，提出一种基于差分进化的高压变电站开关柜温度实时控制方法，通过采用算术平均滤波和一阶递推滤波相结合的方式对采集的开关柜温度数据进行滤波处理，针对开关柜温度控制超调情况，建立了以开关柜温度控制偏差、偏差变化率和调节时间为目标的多目标优化控制模型，实现高压变电站开关柜温度实时控制。实验结果表明，所提方法控制响应性较优。
参考文献
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