基于PID控制的谐振接地系统的研制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第1期继电器Vo1．34No．1622006年1月1日RELAYJan．1，2006基于PID控制的谐振接地系统的研制庞清乐，孙同景，穆健，程丽平(1．山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061；2．聊城大学物理系，山东聊城252059)摘要：针对偏磁式消弧线圈很难实现对消弧线圈的精确控制，提出了基于PID的控制系统。通过对偏磁式消弧线圈机理的分析，建立了该系统的数学模型，并且利用遗传算法对PID控制器的参数进行了优化。通过Matlab仿真比较该系统和传统

2、开环系统的阶跃响应，说明该系统具有较快的响应速度、较高的精度和较强的鲁棒性。关键词：消弧线圈；PID控制器；补偿；自动调谐中图分类号：TM475；TM76文献标识码：A文章编号：1003-4897(2006)01-0062-04目前，电容电流检测的方法一般有：中性点位移0引言电压法、中性点电流法和注入信号法等J。由于信在我国的6～35kV的电网中，中性点经消弧线号注入法需要附加信号源，大多采用中性点位移电圈接地方式被广泛采用⋯。偏磁式消弧线圈由于压法。对于高度平衡电网，中性点电压较低，难以保其故有的优良特性而得到推广

3、应用，它是通过调证测量精度。因此，需要在某一相的母线上附加一节直流偏磁电流的大小改变交流等值磁导，从而实个电容，使电网的不平衡度增加，中性点电压也相应现电感的连续可调j。偏磁式消弧线圈的控制原增加，从而提高涣4量精度。但是，对于有一定不平衡理是：在电网正常运行状态下，跟踪检测电网电容电度的电网，附加电容势必会造成中性点电压过高而流，消弧线圈的励磁电流维持一个很小的值或为0，超过15％的相电压，这时，应取消附加电容。通过消弧线圈远离谐振点。电网发生单相接地后，快速实时检测中性点电压，若低于某一整定值，则通过控施加励磁，

4、调谐消弧线圈的电感电流实现全补偿。制有载开关投入附加电容；而当中性点电压高于该接地消除后，回到跟踪检测状态。以往对消弧线圈整定值时，则断开附加电容。从而实现对于不同平的控制大都采用开环控制，由于励磁电流与消弧线衡度的电网均能实现较高的测量精度，且不至于中圈电感电流之间不是严格的线性关系，存在非线性；性点电压过高。同时，消弧线圈本身的电气参数也有可能发生变化，为了提高测量精度，考虑电网的阻尼率，采用三所以会产生误差，不能充分发挥消弧线圈的作用。点法进行检测J。其原理为：电网正常运行时，补由于电磁干扰的存在，使消弧线圈的

5、电感电流易受偿电网的中性点位移电压为：干扰的影响而发生变化，从而使系统的鲁棒性不好。U0-㈩本文提出了基于PID控制的消弧线圈控制系统，通√+d‘过分析偏磁式消弧线圈的机理，建立了控制对象的其中：为电网的自然不平衡电压；d为补偿电网数学模型。通过设计PID控制，使消弧线圈控制系的阻尼率；为电网的脱谐度，=(，一，。．)／I=1～统具有较高的精度和较强的鲁棒性。，。／，。通过改变励磁电流的大小，使消弧线圈工作．在不同的电感电流：，、，、，∞，分别测出对应的中1自动调谐原理性点电压：、、，将数值代入式(1)，得：1．1电

6、容电流的自动跟踪检测1．1．1自动跟踪检测的启动丽实时检测中性点电压，若中性点电压的变化量超过某一整定值，且在此后连续的一段时间间隔内‘~／d+(1一I丽L2／1c)(一2)一直保持在该变化值。说明电网的参数发生了变化，需要重新检测，则启动自动跟踪检测。1．1．2自动检测方法维普资讯http://www.cqvip.com庞清乐，等基于PID控制的谐振接地系统的研制63解方程组(2)即可计算出电网的单相接地电容于不同的整流输出电流(即励磁电流)，通过励磁电电流。流对消弧线圈电感电流的控制，也就对应于不同的1．2励磁电

7、流启动和返回判据?肖弧线圈电感电流，实现对消弧线圈电感电流的控当中性点电压在持续的一段时间间隔内均大于制。实际上触发电路和整流电路都是非线性的，但0．4U(相电压)时，则判断系统发生了单相接地故在按线性系统规律分析设计时，把这两个电路作为障，此时停止检测电容电流，迅速施加励磁电流，使比例环节K．。励磁电路可以看作为非线性磁放大电网处在全补偿状态。若中性点电压在持续的一段器，相当于一阶惯性加纯滞后的环节Ke／(Tcs+时间间隔内均小于0．4U时，则判断单相接地故障1)，其中KI=AIL／AId，Tc=Ld／Rd，Ld是

8、励磁线圈的消失，系统退出全补偿状态，远离谐振点运行。电感，是励磁回路的电阻，为时间滞后常数。开环控制系统的结构图如图2所示。2消弧线圈的PID控制设计nil121．．．．．．．——上．互南e2．1消弧线圈补偿系统结构图2开环控制系统的结构消弧线圈补偿系统的结构如图1所示。由接地Fig．2Structureofopen—loopcontrolsy