铁磁谐振过电压的时间序列非线性动力学特性和脉冲控制的抑制方法研究

铁磁谐振过电压一直是威胁电网设备和系统安全运行的重要原因。本项目拟从铁磁谐振的非线性动力学入手，通过时间序列法重构铁磁谐振系统相空间和数学模型，进而研究铁磁谐振的非线性动力特性及影响因素，并据此结合电路理论与元件物理特性分析铁磁谐振产生与非线性动力学发展的机理；利用时间序列提取铁磁谐振特征量，研究谐振类型的识别方法和铁磁谐振过电压发展趋势的预测方法；基于铁磁谐振的非线性动力学特性，研究设计脉冲控制策略，获取快速准确主动抑制谐振过电压的方法；通过脉冲控制的电磁暂态仿真和模拟试验，优化设计铁磁谐振过电压的主动抑制方法，结合成熟的过电压实时监测技术，建立电网的铁磁谐振过电压的实时监测-智能识别定位预测-主动抑制系统并实现挂网运行。本项目的实施，可为其他类型过电压的快速主动抑制提供参考，同时也可为保障电网设备和系统的安全运行提供重要的理论依据和技术支撑。

本项目的目标是获得铁磁谐振过电压的时间序列非线性动力学特性和脉冲控制的抑制方法。通过引入相空间重构等理论，以典型电力变电站为研究对象，利用时间序列重构铁磁谐振系统相空间和数学模型，进而研究铁磁谐振的非线性动力特征并识别谐振类型，最后提出了铁磁谐振自适应抑制策略，并进行了仿真和试验验证。取得的成果如下：.1)选取了互信息法和Cao氏等算法计算了铁磁谐振过电压时间序列的最佳延迟时间和最佳嵌入维，对不同类型铁磁谐振过电压时间序列进行相空间重构，能够得出与原铁磁谐振系统拓扑等价的重构吸引子，可以得到铁磁谐振系统的基本非线性特征。.2)基于仿真和实测铁磁谐振过电压时间序列的相空间重构，得到了不同类型铁磁谐振过电压时间序列重构吸引子的平均灰度和改进的最大Lyapunov指数。重构吸引子平均灰度是对重构吸引子复杂程度的量化表达，而改进的最大Lyapunov指数是铁磁谐振过电压是否具有混沌特征的重要指标，两者可以作为谐振分类器的重要特征量，能够有效区分不同类型的铁磁谐振，结合其他常见特征量可以建立铁磁谐振过电压完整识别系统。.3)基于铁磁谐振过电压时间序列的相空间重构，直接采用重构参数和过电压时间序列建立铁磁谐振数学建模，运用LS-SVM建模原理对系统局部动态建模能够以较高精度对PT电压的短期预测；基于该数学模型，得到了铁磁谐振过电压反馈抑制方法，能够在一个周波内将不同类型的铁磁谐振过电压控制至目标轨道，抑制效果良好且抑制速度快，从理论上证明了可以直接通过铁磁谐振过电压时间序列选取合适的抑制策略，从而达到抑制铁磁谐振的目的。.4)用电压分岔图得到了系统参数对谐振系统动力学特性的影响，同时，仿真分析了避雷器以及二次消谐装置的谐振抑制效果，结果表明：受动作电压及残压限制，避雷器的保护作用主要体现为钳制谐振过电压幅值，却不一定能够恢复电压的工频特性，而传统二次消谐装置存在阻值选择矛盾，消除谐振要求小阻值投入，大阻值切除。.5)提出了采用全控电力电子开关和阻尼电阻的铁磁谐振过电压柔性抑制方法，该方法通过调整高频阻尼电阻投入的占空比来构造一个电网频率意义下的等效连续可调电阻，从而实现不同类型和不同铁芯饱和程度铁磁谐振过电压的抑制。