電力電氣控制閥的電壓節(jié)能控制方法分析

袁文婷

摘要：在設(shè)計電力電氣控制閥的過程中，傳統(tǒng)的控制方法缺乏對電壓的合理運用，直接造成電力電氣消耗的能源增多。電力電氣的節(jié)能化設(shè)計是當(dāng)前電氣發(fā)展的趨勢，其中的電氣控制閥是關(guān)鍵的節(jié)能構(gòu)件，科學(xué)的節(jié)能控制方法將會帶來更大的節(jié)能效果。本文將會對電力電氣控制閥的電壓節(jié)能控制方法進行分析，為用電和電氣發(fā)展提供建議。

關(guān)鍵詞：電力電氣；控制閥；電壓節(jié)能；控制方法

在社會不斷發(fā)展的背景下，逐漸提高了對電力的節(jié)能要求，且電氣設(shè)計的發(fā)展方向也轉(zhuǎn)向節(jié)能化方向，而電力消耗的總體性能決定了電力電氣控制閥的節(jié)能性能，同時電氣控制閥的電壓、節(jié)能性能之間聯(lián)系密切，因此對電力電氣控制閥的電壓進行科學(xué)的控制，有利于實現(xiàn)節(jié)能的目的。

一、電壓節(jié)能控制措施

在電壓節(jié)能控制中，現(xiàn)階段的節(jié)能控制措施主要可分為四個方面：

1、節(jié)省物資能耗。需要對電纜、導(dǎo)線、母線等相關(guān)導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)形式、材料以及界面進行合理選擇，以此降低電能損耗，減少碳排放量。同時，需要合理選用配電形式，減少配電環(huán)節(jié)。

2、節(jié)約資金占用量。在電壓配電系統(tǒng)中，需要降低運營成本，提升配電系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

3、提升能源系統(tǒng)效率。在電壓配電系統(tǒng)中，需要減少變配電和線路的損耗。

4、節(jié)約勞務(wù)量。在電壓配電系統(tǒng)中，需要降低配電系統(tǒng)安裝過程和維護過程的人力損耗，提升系統(tǒng)的自動化水平。

二、電壓系統(tǒng)智能化節(jié)能控制的必要性

在電壓配電系統(tǒng)中，通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計的方法，可以降低電壓系統(tǒng)電能損耗。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通過節(jié)能控制方法可以減少材料使用量。同時，在不同配電系統(tǒng)中，設(shè)備的安裝和后期維護勞動力存在差異，具體表現(xiàn)于勞務(wù)費方面，而勞務(wù)費和能源消耗具有間接掛鉤的聯(lián)系。在傳統(tǒng)節(jié)能控制方法中，對電壓配電系統(tǒng)進行節(jié)能控制主要是利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解控制方法。如果有過載數(shù)據(jù)存在于低壓配電過程中，其控制效果就有可能受到影響。對此，需要對此方法進行改進設(shè)計，利用基于Lyapnove指數(shù)調(diào)節(jié)節(jié)能自動控制算法，利用不同磁通密度與頻率實現(xiàn)節(jié)能控制機制，有效降低電力負載，但是計銷代價相對較大。對此，本文利用基于低壓配電附加動量反轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)來對其進行智能化節(jié)能控制，滿足節(jié)能控制目標(biāo)。

三、基于多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力電氣控制閥節(jié)能方法概念

在電力電氣控制閥的節(jié)能設(shè)計中，電壓是最為關(guān)鍵的部分，因為電壓是不斷波動的，它會使各關(guān)鍵控制信號出現(xiàn)較大誤差，導(dǎo)致電氣控制閥在電壓控制時出現(xiàn)表達上的不準(zhǔn)確，能耗也會較高。我國目前在這方面的設(shè)計水平較低，但也出現(xiàn)了一些新的設(shè)計方式，如：基于多層去噪神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓調(diào)節(jié)方法。這是一種智能化的電壓控制方式，原理是通過設(shè)計電壓信號去噪模型，來消除電壓控制中的模糊性、波動性等問題，預(yù)設(shè)誤差，及時處理，提高了控制精度，多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)了對電壓的智能控制，能耗更低，節(jié)能效果更明顯。

四、節(jié)能控制電力電壓控制閥的電壓參數(shù)

1、最優(yōu)組合法

電力電氣控制閥中的電壓若是存在波動的問題，那么就會造成各種關(guān)鍵控制信號中誤差增大，其控制過程的精度方面也會出現(xiàn)較大的模糊性，最終導(dǎo)致出現(xiàn)過高的能源消耗問題。為了將這種模糊性有效的去除，設(shè)置參數(shù)E，用來對控制閥電壓的波動控制誤差進行準(zhǔn)確的描述，然后在電力電氣控制系統(tǒng)中引入該參數(shù)，設(shè)置e（t）為控制閥電壓波動的誤差信號量，同時設(shè)置Ec為電壓波動率，另外設(shè)置K為可變控制系數(shù)。于是可以得到Ec=Kec（t）和E=Ke（t）兩個控制模型。當(dāng)出現(xiàn)異常波動的電壓時，可以使用U=βE+（1-β）Ec模型描述電壓信號的控制規(guī)律。其中電壓波動幅度系數(shù)表示為β，普遍將β的值設(shè)為1。若是出現(xiàn)較大的電壓波動時，可以使用該種方法有效的統(tǒng)計誤差。同時在整個控制過程中都可以使用控制閥電壓波動下的電氣控制來測試控制效果，但是在電壓波動的狀態(tài)下，電壓、控制誤差之間具有不穩(wěn)定的關(guān)系。

在控制數(shù)據(jù)較多的時候，對采集數(shù)據(jù)進行分析，控制法電壓在實際運行中出現(xiàn)的波動變化可以使用ΔKd、ΔKi、ΔKp來表示，并在（-1，1）區(qū)間內(nèi)對這些變化參數(shù)進行歸化，并限制其電壓波動范圍。然后采取假設(shè)其模糊子集的方法，設(shè)置發(fā)生變化的模糊標(biāo)準(zhǔn)，另外在得懂電壓控制參數(shù)ΔKd等的變化規(guī)則之后，采取最優(yōu)化的關(guān)聯(lián)控制方法控制這些參數(shù)，以便對消除電氣控制閥波動干擾提供保障。

2、多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法

（1）建立模型。智能化節(jié)能調(diào)節(jié)控制閥電壓時可以采取建立多層次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方法，多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的屬于前向網(wǎng)絡(luò)的一種形式，非線性是電力電氣控制閥中電壓變化所表現(xiàn)出的特征，而線性是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層、輸出層的特征，將該系統(tǒng)輸入層的數(shù)據(jù)選為電力電氣控制閥電壓控制過程中的參數(shù)，而輸出層的數(shù)據(jù)選擇其最優(yōu)電壓參數(shù)，同時電力電氣控制閥電壓動態(tài)變化有多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層來負責(zé)。根據(jù)該模型可以得到的參數(shù)，可以對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層的最優(yōu)節(jié)能電壓值進行確定，同時使用這種方法得到的訓(xùn)練效率最高，所以不恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置初始值造成局部控制電壓出現(xiàn)最小值的問題是不存在的，使用該種方法有利于促進電壓節(jié)能控制精度的提高。

（2）仿真實驗。在提出該模型之后，為了驗證其可行性，于是提出對其進行仿真實驗的方法，節(jié)能控制對象使用大型電力設(shè)備，該設(shè)備的能量源選擇10v-30v的電壓，在信號采集時選擇高精度信號采集卡設(shè)備，且在實驗中保證控制電壓在安全的應(yīng)用范圍內(nèi)，對于數(shù)據(jù)的搜集使用核心處理器，然后在利用轉(zhuǎn)換裝置將其變?yōu)槟軌驊?yīng)用到電氣設(shè)備中的可用電壓，然后合理調(diào)控電壓，使其始終能夠在合理的高精度范圍內(nèi)變化，最后又計算機輸入?yún)?shù)變化結(jié)果，并仿真統(tǒng)計變化結(jié)果。在得到仿真結(jié)果之后，對該模型進行分析，根據(jù)仿真實驗可以了解到在優(yōu)化調(diào)節(jié)電力電氣控制閥電壓的前后存在的明顯的變化，且節(jié)能效果顯著，由此可以證明該模型具有良好的節(jié)能控制效果，能夠有效的控制電力電氣控制閥的電壓波動。

綜上所述，通過對電力電氣控制閥的電壓節(jié)能控制方法深入研究，從中可以了解到為了促進電力電氣控制閥朝向節(jié)能化方向發(fā)展，可以采取對其電壓波動進行良好的控制的方法，從而保證且產(chǎn)生良好的節(jié)能效果，實現(xiàn)其能耗大幅度降低的目標(biāo)。本文主要提出了節(jié)能控制電力電壓控制閥的電壓參數(shù)的最后組合法以及多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，采取建立模型、仿真實驗的方式，為獲得最佳的電力電氣控制閥電壓節(jié)能控制方法提出了具有可行性的參考。

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（作者單位：濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院）