Метод улучшения качества электроэнергии

Есть много устройств и мер по улучшению качества электроэнергии. Новые устройства с мощными электронными устройствами в качестве основных единиц могут использоваться для эффективного подавления или компенсации различных краткосрочных и переходных нарушений в энергосистеме, в то время как обычные меры хорошо подходят для устойчивого регулировки напряжения. Устройства управления качеством электроэнергии можно разделить на следующие три категории в соответствии с их функциями: устройства реактивной компенсации, фильтры и унифицированные кондиционеры качества электроэнергии (UPQC), которые сосредоточены на решении задач переходного качества электроэнергии. Чтобы устройство управления качеством электроэнергии дало полную игру для своей функции проектирования, крайне важно принять точный и эффективный анализ и методы управления. Во-первых, необходимо получить своевременную и точную информацию о «источнике», такой как трехфазное напряжение, трехфазный ток, нейтральный ток и напряжение нейтрального и земля, а затем анализировать эту информацию источника в режиме реального времени и быстро, чтобы получить необходимую управляющую информацию. Устройство управления использует соответствующие методы управления для создания соответствующих действий на основе этой управляющей информации, и, наконец, получает идеальный эффект компенсации.
1. Извлечение сигналов нарушения
Для проблем качества электроэнергии, таких как колебания напряжения и мерцающие, гармоники и трехфазный дисбаланс, которые изменяются относительно медленно и длится в течение долгого времени, метод симметричного компонента и метод гармонического анализа являются наиболее часто используемыми методами анализа домены. Они характеризуются простыми математическими выражениями и четкими физическими понятиями. Тем не менее, метод анализа доменной области имеет большое количество расчетов и занимает много времени и не может достичь контроля в режиме реального времени и онлайн. Следовательно, метод преобразования должен использоваться для быстрого и точного получения требуемого контрольного сигнала. Как самый классический метод обработки сигналов, преобразование Фурье играет важную роль в обнаружении качества мощности. В настоящее время дискретное преобразование Фурье (DFT) и быстрое преобразование Фурье (FFT) различных алгоритмов стали основой анализа спектра и гармонического анализа.
Для возмущений качества электроэнергии, таких как падение напряжения, повышение напряжения, мгновенный импульс и прерывание мгновенного напряжения из-за его короткой продолжительности и большой случайности во время возникновения, преобразование Фурье больше не может соответствовать требованиям, поэтому необходимо использовать новые методы анализа сигналов, такие как преобразование Фурье, кратковременное преобразование Фурье и волновое преобразование. Кроме того, сочетание традиционных методов анализа с появляющимися интеллектуальными методами также является тенденцией анализа проблем качества электроэнергии.
Обнаружение и анализ гармонического тока является еще одним важным аспектом анализа качества электроэнергии. Existing harmonic current detection methods include detection methods based on Fryze power definition, analog bandpass filter detection methods, FFT detection methods based on frequency domain analysis, synchronous determination methods, adaptive detection methods, instantaneous detection methods of distorted current based on instantaneous reactive power theory, etc. In addition, there are time-varying harmonic detection methods based on wavelet transform, harmonic current detection methods based on phase discrimination principle, and harmonic Методы обнаружения, основанные на искусственных нейронных сетях. Среди них метод обнаружения гармонического тока, основанный на мгновенной теории реактивной силы, предложенной H. Akagi et al. В 1984 году высокая производительность в реальном времени и широко использовалась в активной фильтрации. Однако этот метод игнорирует влияние компонентов нулевой последовательности. Когда напряжение искажается, полученный гармонический ток отличается от фактического значения. Преобразование DQ 0, основанное на обобщенной мгновенной теории реактивной мощности, может обнаружить гармонический ток более точно и в реальном времени.
2. Стратегия управления
После того, как информация о проблеме качества электроэнергии будет обнаружена и проанализирована, для устранения или подавления этой информации необходимо использовать эффективный метод управления. Используемый метод управления тесно связан с типом проблемы качества питания и устройством управления.
Некоторые традиционные устройства, используемые для установившегося регулировки напряжения, такие как шунтирующие конденсаторы, шунтирующие реакторы, трансформаторы и т. Д., Это механические. Они медленно реагируют на проблемы с качеством электроэнергии, имеют неточный контроль и обладают ограниченными возможностями корректировки. В прошлом обычно использовались методы ручного контроля. Теперь некоторые устройства используют методы автоматического переключения. Их стратегии управления включают очень простой контроль открытой контуры и современные стратегии управления, такие как нечеткий контроль и интеллектуальный контроль.
Существует больше методов управления устройствами управления качеством электроэнергии, основанных на технологии электроники электроники и подключено к энергосистеме с помощью преобразователей, таких как SVG (Static VAR Generator), APF (Active Power Filter), DVR (Dynamic Presttorer), DSTATCOM (IE Parallel DVR), UPQC и т. Д. Регулируя угол проводимости ∆ и ширину импульса модуляции ｈ, активный или реактивный обмен между устройством хранения энергии и сеткой питания может контролироваться в четырех квадрантах, а гармоники на стороне переменного тока могут быть эффективно подавлены. Согласно извлеченному сигналу о нарушении качества мощности, определяется триггерный сигнал конечного преобразователя. В настоящее время методы управления, которые широко изучаются и применяются, следующие:

a.Управление PID: это наиболее часто используемый метод в системе питания. Он имеет идеальную теорию, сильную надежность, хорошая стабильность, высокая устойчивая точность состояния, и его легко реализовать в инженерии. Классическое управление PID использует типичные модули управления, такие как пропорциональные, интегральные и дифференциальные, плюс несколько коррекционных сетей, которые могут улучшить динамическую и устойчивую производительность системы. Тем не менее, контроль PID также имеет недостатки, такие как отклик в переводе, плохая способность нарушать параметры системы и сопротивление нарушению нагрузки. Следовательно, появились методы управления параметрами параметров и методы управления PID, такие как комбинирование PID с элементом управления структурой переменной.
b.Контроль сравнения гистерезиса: в настоящее время наиболее широко используемым методом управления для отслеживания гармонических токов является контроль сравнения гистерезиса. Принцип управления сравнением гистерезиса заключается в сравнении контролируемой величины с данным значением в данном диапазоне, чтобы определить время переключения элемента переключения переключателя преобразователя мощности. Управление сравнением гистерезиса имеет преимущества быстрой скорости отклика, высокой точности управления, легкой реализации и отсутствия необходимости понимания характеристик нагрузки; Основным недостатком является то, что частота переключения не является фиксированной, существует серьезная фазовая интерференция при использовании в трехфазной трехпроводной системе, и контролируемое количество часто не может эффективно контролироваться при переключении нагрузки. Объединение с векторным контролем и другими методами может эффективно преодолеть вышеупомянутые недостатки.
c.Управление вектором космического вектора: Принцип контроля космического вектора заключается в получении количества постоянного тока (DQ) на основе двухфазной вращающейся системы координат путем преобразования парка из измеренного количества переменного тока (ABC) на основе трехфазной стационарной системы координат, реализации управления отделением и обладать хорошими неустойчивыми характеристиками и транспортными показателями. Традиционные методы управления вектором требуют сложных и обратных операций с обратной тангентной функцией, которые обычно обрабатываются DSP; Чтобы сократить время работы в реальном времени и сократить требования к оборудованию, можно использовать некоторые упрощенные алгоритмы.
d.Deadbeat Control: Kpgokhale et al. Впервые предложил метод управления Deadbeat Inverter в 1987 году. Его основная идея состоит в том, чтобы определить количество управления коммутатором следующего цикла на основе уравнения состояния системы и текущего состояния информации и, наконец, достичь цели, направленного на то, чтобы количество выходной величины отслеживало количество входного количества. Использование управления Deadbeat может устранить устойчивые ошибки и положить конец процессу перехода в кратчайшие сроки; Тем не менее, он также имеет недостатки, такие как плохая надежность, большой переходной отклик, сильные расчеты в реальном времени и высокие требования к оборудованию. Использование контроля Deadbeat с наблюдателем состояния нарушения или оптимальной технологией прогнозирования может значительно улучшить производительность управления Deadbeat.
e.Линеаризация обратной связи: метод линеаризации прямой обратной связи (DFL) преобразует исходную систему в линейную систему путем точной компенсации за нелинейные коэффициенты системы, которые могут контролироваться с помощью линейной теории управления.
f.Нелинейный надежный контроль: учитывая, что МСП (сверхпроводящее устройство для хранения энергии) будет влиять на различные неопределенности во время фактической работы, помехи могут быть введены в детерминированную модель МСП для получения нелинейной надежной модели второго порядка. Для этой нелинейной модели метод линеаризации обратной связи может быть применен для того, чтобы сделать его глобально линеаризованным, и тогда для управления можно использовать закон всех линейных систем; Или надежная теория управления может быть непосредственно использована для разработки контроллера. Наиболее типичным представителем надежной теории управления, основанной на оптимизации определенных показателей эффективности, является теория управления H∞, впервые представленную канадским ученым Г. Замессом в 1981 году. Эта теория теперь развилась до относительно зрелого уровня и стала мощным инструментом для анализа и разработки неопределенных систем.
g.Адаптивный контроль: на фактическая система МСП неизбежно будет влиять нарушения нагрузки и изменения других факторов окружающей среды во время работы. Очевидно, что трудно достичь удовлетворительных результатов, используя обычный контроллер для адаптации к различным изменениям с набором параметров неизменных контроллеров. Метод адаптивного управления может идентифицировать системную модель онлайн, а затем настроить параметры контроллера во времени в соответствии с системной моделью и индикаторами управления для достижения высокого контроля.
h.Контроль Fuzzy Logic: при разработке контроллера с использованием «метода частотной области» классической теории управления и «метода времени домена» современной теории управления необходимо известна точная математическая модель контролируемого объекта. Хотя адаптивный контроль и самокорректирующий контроль значительно снизили требования к точности моделирования, они требуют использования большого количества предыдущих данных и требуют онлайн-идентификации модели. Алгоритм сложный, и количество расчета велико, что ограничивает объем его применения. В качестве интеллектуального метода управления, нечеткий элемент управления не требует точной математической модели для системы. Нечетко описывая характеристики системы, стоимость получения динамических и статических характеристик системы может быть значительно снижена. Нечеткий контроль имеет сильную надежность и нечувствителен к внешним помехам, изменениям параметров процесса и нелинейными факторами. Тем не менее, нечеткий контроль имеет устойчивые ошибки и подвержен небольшим колебаниям вблизи рабочей точки. Другие методы управления могут быть объединены с нечетким управлением, таким как управление переменной структурой и искусственные нейронные сети, для повышения производительности нечеткого контроля.
i.Искусственная нейронная сеть (ANN): искусственные нейронные сети обладают адаптивными и самоорганизационными возможностями и могут изучить нелинейную связь между вводом и выводом, основанными на них без необходимости математической модели системы; Устойчивость к разлому и адаптивность ANN могут справиться со многими неопределенными факторами в работе сложных систем и улучшению способности к противоположным системам в системе; Врожденная параллельная структура и параллельные возможности обработки ANN позволяют быстро обрабатывать большие объемы данных в системе.
Короче говоря, избыток и нехватка реактивной мощности являются важным фактором, влияющим на отклонение напряжения питания. Традиционные методы тестирования качества электроэнергии имеют ограничения. Haiyida Energy Technology разработала интеллектуальную систему распределения электроэнергии EPDS ™, т.е. Система мониторинга и улучшения качества электроэнергии. Он установил сеть мониторинга качества электроэнергии в Интернете, охватывающую всю сеть, а также платформу унифицированного и открытого мониторинга и управления, которая динамически контролирует уровень качества электроэнергии в области энергосистемы, а затем преобразует мешающие нагрузки, которые серьезно влияют на качество электроэнергии, эффективно улучшая уровень управления качеством электроэнергии. Он также использует современные технологии измерения и управления, технологии обработки данных и коммуникационных технологий для достижения управления и контроля всех объектов распределения электроэнергии и электроэнергии в конце пользователя, включая линии электроснабжения до терминальных энергоснабжения, по экономически разумным затратам, значительно повышая эффективность работы и управления эффективностью распределения электроэнергии и электроэнергии и средствам, а также снижение эксплуатационных затрат.