机场灯光站配电网三相不平衡治理方法研究

发布时间：2020-11-21 07:27

　　 灯光站是机场的重要助航设施,与航空器的安全起飞、着陆和滑行密切相关,其主要用电设备为恒流调光器,由于采用线电压供电为不对称负荷,加上其中各种非线性元件的作用,极易导致配电网三相负荷不平衡的发生,从而影响供电质量和助航灯光的不正常运行,除可能给灯光站和飞机起降带来安全隐患外,三相不平衡导致额外产生的线损也会增加能耗从而给机场带来经济上的损失。通过调光器光级调整优化策略和智能算法优化负荷的相序调整策略、并据此设计三相不平衡治理系统,可实现光级或相序的高效、便捷调整,改善灯光站供配电三相不平衡问题,具有较高的实用价值。针对机场灯光站三相不平衡及其治理问题,在充分总结、评述国内外相关研究进展的基础上,本文主要开展了如下研究工作:(1)首先对民用机场助航灯光控制系统的供电结构及工作原理进行了简要分析,阐述了灯光站低压配电网三相不平衡的产生机理、评估方法及线损计算方法,对三相不平衡过程进行了仿真分析;继而规划了三相不平衡治理系统的总体架构与功能,提出了光级调整优先、优化换相保底的策略来治理三相不平衡的设计原则和思路。(2)针对光级调整治理策略,分析了光级调整与电流变化及三相不平衡之间的关系,提出了灯光站三相不平衡的光级调整优化治理方法和操控程序,并应用某机场灯光站的电流检测数据对该方法的可行性和应用效果进行了检验,结果表明,所提出的以调增为主、调降为辅的光级调整思路与拟订的操作流程可有效用于制定不平衡治理方案,且具有简便易行的特点。(3)针对优化换相策略,以三相不平衡度最小和换相开关总动作次数最少为目标,建立了三相不平衡模型并提出了相应的智能优化算法,与其他算法的算例对比和某机场灯光站的实例分析结果表明,结合本文所建模型的精英自适应混合遗传算法确实具有较强的搜索能力与较快的收敛速度,且换相次数更少,可有效用于机场灯光站三相不平衡换相控制策略的优化。(4)最后基于以上两种治理方法及相关的程序、模型和算法,对机场灯光站三相不平衡治理系统的硬件进行了整体设计,包括主控芯片选型、各硬件电路、换相开关的设计及器件的选型。研究结果可为提高机场灯光站的供电质量、保障机场安全、降低其能耗和运行成本提供科学依据与技术支持。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：V351.3
【部分图文】：

中国民航大学硕士学位论文10统结构、调光器特点等，简要阐述灯光站供配电三相不平衡产生的基本原理、评估与线损计算方法，遴选适合机场助航灯光系统的不平衡度评估方法，并通过仿真进一步对机场灯光站的不平衡现象进行分析。（2）分析不同光级调增/调减组合方案与三相不平衡度之间的关系，提出光级优化调整策略与程序，通过实际算例对该思路和方法的可行性进行检验，并对相应的改善效果进行评估。（3）构建灯光站三相负荷不平衡优化模型，基于分析比较选用可有效提高精度和收敛效率的智能优化算法，并通过与其它文献的算法对比与灯光站实例仿真，对所选算法的合理性及可靠性进行检验验证。（4）提出机场灯光站三相负荷不平衡治理的硬件系统设计方案，包括满足机场灯光系统需求的切换开关、主控芯片及元器件选择、电路模块设计等。1.3.3技术路线按照上述研究目标和研究内容，拟订本论文的技术路线如下图1-4所示。图1-4技术路线图

中国民航大学硕士学位论文11第2章灯光站供配电系统三相不平衡本章将对三相不平衡的概念、原理、评估方法与线损计算方法、助航灯光供配电系统组成、主要用电设备——恒流调光器的工作原理做一简要介绍，并通过仿真来进一步展示和说明助航灯光系统的三相不平衡过程，为后文治理方法的提出奠定基矗2.1三相不平衡及其评估方法2.1.1三相不平衡原理一般来说，理想状态下的三相电是指三个幅值相等、频率相等的交流电在一个周期内，波形以120°等相位差依次向右重复循环增减，且每相电流、电压和功率大小相等。对称的三相系统电压（电流）波形图、向量图如图2-1所示。而所谓的三相不平衡，即电力系统中三相的电压、电流幅值不等，或其三相按A、B、C顺序所成角度不为120°[39]。图2-1对称的三相系统电压（电流）波形图和向量图电工理论中，多相系统分为对称与不对称两类。对称的三相系统即为各相电量幅值相等且顺序相邻间相位角等于120°。其三相的电压电流瞬时值与向量在任何时刻的总和应等于零，此时系统三相平衡，即：00ABCABCu+u+u=U+U+U=（2-1）00ABCABCi+i+i=I+I+I=（2-2）

中国民航大学硕士学位论文172.2助航灯光供配电系统2.2.1助航灯光系统组成目前民用机场助航灯光系统主要采用交流串联供电、分级调光技术，由低压配电柜、恒流调光器、升压变压器、隔离变压器、灯光电缆以及灯具等部分组成（图2-2）。图2-2助航灯光系统结构示意图由上图可知，助航灯光系统的灯光回路是由一系列隔离变压器串联组成的悬浮回路。为了保证一个回路内所有灯的亮度相同，必须保证所有灯泡内的电流一致。如果采用并联回路,会使得灯之间的距离间隔较远，电缆长度不一，这样不仅大量耗费电缆线，还容易使每条电缆上的压降出现差异，最后导致流过灯泡的电流不同，造成灯与灯之间产生亮度上的差异，并联回路不能满足灯光系统的需求[41]，因此机场灯光站多为串联回路供电。若想调节灯泡亮度，可通过改变电流大小来实现，灯光回路的电流恒定时，灯光亮度也将保持恒定[42]。回路电流的变化与升压变压器一次侧电流成正比。采用恒流调光器可实现五级电流调光(2.8A、3.4A、4.1A、5.2A、6.6A),调光过程中要求灯具的光强随电流增加而同步增加。跟据《民用机场助航灯光系统运行维护规程》的规定，调光器标准输出电流及其允许波动范围如表2-1所示。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙建东;蔡月明;蔡郑光;;配电台区三相不平衡治理方案分析[J];自动化与仪器仪表;2015年11期

2 王伟能;陈福胜;卢萍;;基于数字化PID的剩余电流动作保护器自动测试装置[J];湖南电力;2015年04期

3 方恒福;盛万兴;王金丽;梁英;王金宇;王思源;;配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法研究[J];中国电机工程学报;2015年09期

4 柴洁琼;;机场助航灯光系统中谐波的分析与治理[J];电气应用;2013年16期

5 冯庆东;;分布式发电及微网相关问题研究[J];电测与仪表;2013年02期

6 董磊;丁诺;王军伟;;低压配电系统三相负荷不平衡对线损的影响及防控措施[J];河北电力技术;2011年06期

7 贾庭芳;张学良;;离散多目标优化问题的研究[J];机械工程与自动化;2011年05期

8 林志雄;陈岩;蔡金锭;李天友;;低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施[J];电力科学与技术学报;2009年03期

9 江建;;精英自适应混合遗传算法及其实现[J];计算机工程与应用;2009年27期

10 杨新武;刘椿年;;遗传算法中自适应的比例选择策略[J];计算机工程与应用;2007年20期

相关硕士学位论文 前10条

1 李永霞;低压配电网三相不平衡智能换相控制系统[D];济南大学;2019年

2 王科平;机场助航灯光维护管理系统开发研究[D];中国民航大学;2019年

3 李昆;三相负载平衡系统的研究[D];河北科技大学;2018年

4 曹远强;三相负荷不平衡治理装置的研制[D];哈尔滨工业大学;2018年

5 黄彪;双流机场供电系统谐波测试及其分析[D];西南交通大学;2018年

6 朱领军;漏电检测的研究与分析[D];浙江大学;2018年

7 张二超;基于智能换相开关的三相不平衡控制研究[D];电子科技大学;2018年

8 刘波;基于枚举法和遗传算法的农田灌溉管道系统优化设计研究[D];山东农业大学;2017年

9 喻勇;三相不平衡综合治理措施及智能换相GUI系统研究[D];华东交通大学;2015年

10 梅海楠;中性线故障导致电气火灾事故研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

本文编号：2892733