基于模型预测方法的配电室温湿度控制策略

来源 :华北电力大学(保定)   | 被引量 : 0次 | 上传用户:sfol001
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随着我国城市化进程的不断加快,作为电能分配关键节点的配电室数量日益增加、位置广泛分布,给现有的人工定期巡视工作造成困难。尤其在炎热多雨的夏季,配电室因环境封闭、透气性差,温湿度状况会更恶劣。由于其对室内电力设备健康度的影响极大,若不能及时调节,会发生短路或局部放电现象,影响配电网的正常运行,大大降低供电可靠性。因此,对配电室温湿度自动化调控的研究具有重要实践意义。
  针对10kV户内双电源带两台干式变压器的配电室,本文提出基于模型预测的温湿度控制方法。于是,需要先基于灰箱理论和黑箱理论分别建立配电室温度和湿度的变化预测模型,然后,以它们为基础,通过预测未来温、湿度状态进行每一轮优化,滚动求取最优控制序列,以实现对温湿度的模型预测优化控制。
  首先介绍了配电室的外部结构与内部配置,对其温、湿度状况进行分析,并确定了两者的主要影响因素。然后基于此,对配电室的温湿度变化进行建模研究,根据传热学知识和热电相似理论,将配电室的热传递系统模拟为带电容器和电阻器的网络,得到等效热电模型,再通过数学变换得到离散随机的温度模型,并根据实验数据用极大似然法估计模型未知物理参数;其次,使用黑箱法建立了配电室湿度的时间序列预测模型。通过仿真得到上述模型的预测输出值,并与实际值对比,验证了两个模型的正确性。
  基于上述所建立的配电室温、湿度预测模型,研究温湿度的模型预测控制方法。以给定的温、湿度值为基准,采用动态滚动优化策略,通过使系统性能指标在满足约束的条件下取得极小值,求解出未来控制时域内受控体—空调或抽湿机的最优动作序列,并引入反馈校正环节对当前模型预测输出值进行修正,构成一个闭环控制系统,在下一控制时刻,优化时域向后推移,重复上述过程。最后,在Matlab仿真平台上,通过算例仿真分析,证明了该方法的有效性与灵活性,同时与传统PID控制效果进行对比,得到了模型预测控制具有预见性,可使温湿度控制稳定性更好的结论。因此,基于模型预测方法的配电室温湿度控制可以保证电力设备的安全运行,同时达到节能的效果。
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