本文是一篇电力论文，电力的产生方式主要有：火力发电（煤等可燃烧物）、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇电力论文，供大家参考。
1 绪论
1.1 课题研究目的与意义
智能电网技术在近五年来的发展给予电网企业全新的生命力，望眼海内外，欧美发达国家纷纷建立自己的智能电网标准开始相关建设。我国于 2009 年发布“建设坚强智能电网研究报告”，我国的智能电网建设正式开始。智能电网要求电网中网、源、荷之间更紧密的配合，实现发电、输电、配电、变电和用电环节的实时互动与信息共享，是未来电网发展的必然方向。智能电网中对整个电力系统具有更高的要求，需要系统实时具有“自愈”能力，要求电网能够在故障时快速准确定位并及时预警，预防可能发生故障抵御突发故障以及严重故障。铁磁谐振属于一种典型的电力系统故障运行状态，当系统进入铁磁谐振故障状态时，系统谐波含量增加幅值上升，陷入过电压故障中。在电力系统中，铁磁谐振过电压的及时发现对系统安全具有重要意义。电力系统中存在大量电容与电感元件，部分元件，如 CVT，电力变压器等，在磁饱和时，元件常处于非线性状态。这些元件之间组合形成了复杂的电路结构，当系统发生故障或者断路器操作时，电路耦合形成谐振电路。铁磁谐振在无外力介入的情况下会一直存在，电力系统长期运行经验表明，不论是中性点接地系统或者中性点不接地系统都会存在铁磁谐振现象，是电力系统中常见的故障。文献[1]记录一起在广西柳州某 220kV 电容式电压互感器发生的铁磁谐振故障，该CVT 投运后 1/3 次谐波与工频基波叠加，迅速进入铁磁谐振状态，并使保护动作跳闸。文献[2]记录在呼伦贝尔金新升压站与东明降压站之间 35kV 线路频繁发生单相接地故障，在测试记录期间三个月内发生共计三次铁磁谐振现象，其中一次在单相接地故障后转化为相间短路，其余两次在单相接地故障后手动分闸。通过故障录波设备在故障期间记录的信息进行分析，可以发现单相故障发生时与变压器切除之间发生了高达 8 次铁磁谐振现象，产生了谐振过电压。文献[3]记录在黑龙江某 500kV 电压等级的 GIS 变电站中，在电站调试过程中发生的一起铁磁谐振故障，母线断路器进行倒闸操作时由于参数匹配使得母线中瞬间出现大量谐波进入铁磁谐振状态，引发保护动作跳闸。文献[4]中记录了在襄阳市发生的一起 110kV 铁磁谐振，由于钱营变电所 03 号开关工作结束后，采用 04 号开关对03 号开关进行充电时，母线上发生铁磁谐振现象，电压显示不正常。如表 1-1 所示，电力系统中的铁磁谐振频繁发生，且严重威胁系统安全，迫切需要对其进一步的研究认识。近年来，随着电力系统研究的深入，国内外学者发现电力系统中也存在着混沌现象，其成因可以归结为电力系统中存在大量非线性器件。一旦铁磁谐振进入混沌状态，系统会长时间陷入无规则的高频振荡中，严重威胁电力系统的安全。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 铁磁谐振
电力系统中由于具有大量电力电子等非线性器件，具有非线性系统的典型特征，最近几十年，随着电子技术的迅速发展，新型的电力设备不断涌现，非线性器件在电力系统中的应用越来越普遍，随之也带了许多潜在的非线性危害，其中铁磁谐振就是一种常见的非线性共振现象。电力系统中电感与电容在特定情况下形成自激振荡称为铁磁谐振，电力系统中常见的感性设备有变压器、电磁式电压互感器等，这些设备在磁饱和时具有很强的非线性，会在参数匹配状态下与系统其它元件形成铁磁谐振。铁磁谐振故障发生后，系统会长时间陷入过电压状态，在特定条件下会进入混沌状态，使系统故障危害加剧[6]。铁磁谐振的研究由来已久，最早可以追述到 1920 年，Boucherot 首次提出了铁磁谐振概念[8]。在研究的初始阶段主要采用 RLC 串联谐振电路作为系统的简化模型，采用图解法或者相平面法来分析铁磁谐振[9]。20 世纪 40 年代初，Peterson 通过模型试验，对铁磁谐振区域图进行了绘制，通过区域图分析初步提炼了谐振的影响以及产生条件[10]。20 世纪 50 年代开始采用物理模拟法、幅频法、谐波平衡法等方法对二阶非线性系统进行研究，这些方法具有极大的局限性，不能动态的分析铁磁谐振发生过程。进入信息时代，大量的仿真软件如 Matlab、PSCAD 等的出现，使得铁磁谐振的研究进入了数字模拟时代[11]。伴随而来的是铁磁谐振与非线性动力学的结合，将分岔理论、混沌理论等新元素融入铁磁谐振，从他铁磁谐振模型中找到了混沌现象。研究表明，电力系统中的铁磁谐振可以分为三种状态：周期振荡、拟周期振荡以及混沌振荡[12;13]。
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2 分数阶微积分及混沌理论
2.1 分数阶微积分定义
混沌理论的诞生最早可以追述到十九世纪末二十世纪初，著名的数学家庞加莱采用动力学系统与拓扑学相结合的方式解决了三体问题，利用这两种理论有机的解释了三体问题中不稳定以及复杂的特征，从而暗示了混沌系统的存在。Caputo 分数阶微积分定义其本质上与 R-L 定义形式上基本相同，但两种定义在计算次序方面却截然相反，R-L 定义中对函数先积分后微分，而 Caputo 定义中则对函数先进行 n 阶微分，再对改结果进行 阶积分，因此，Caputo 定义也被称为右定义，而 R-L定义被称为左定义。在 Caputo 定义下的具体计算步骤为：先对函数 进行 n 阶微分，对微分后的结果进行 阶积分，Caputo 定义下计算逻辑图如图 2-2 所示。
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2.2 分数阶微积分的数学实现方法
分数阶微积分定义的复杂导致目前无法实现分数阶微积分的精确值，但是可以通过数值方法进行逼近计算，采用这些方法可以在部分区域实现对分数阶微积分的近似模拟，由于其精度较高，一般可以认为是分数阶微积分的结果，本文将介绍在分数阶微积分领域常见的几种数学实现方式。随着国内外学者对于分数阶微积分研究的深入，在 2002 年，K.Diethelm 等人提出了一种基于预估校正方法的分数阶微积分方程计算方法，这种方法也被称为广义的 Adams-Bashforth-Moulton 方法。以下通过预估校正法的理论以及计算步骤量方面介绍这种算法。预估校正法进行计算的前提是被微分函数 已知，但是在实际应用中信号的具体表达形式是无法获知的，这就应该设计一种另外的方法进行计算，信号的滤波可以有连续与离散两种形式，在连续的状态下可以用 Laplace 变换算子进行模拟 ，采用 Fourier 算子模拟变换算子 ，在各种滤波算法中，最常用的就是 Oustaloup 算法[41]。
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3 铁磁谐振混沌系统.............19
3.1 整数阶铁磁谐振混沌系统..........19
3.2 分数阶铁磁谐振系统........27
3.3 本章小结........37
4 基于滑模控制的混沌同步研究.............39
4.1 分数阶终端滑模控制........39
4.2 分数阶滑模控制器............42
4.3 分数阶自适应滑模控制....44
4.4 混沌同步实现..........45
4.5 本章小结........ 51
5 基于分数阶微积分的铁磁谐振系统电路实现......... 53
5.1 铁磁谐振混沌电路搭建.... 53
5.2 仿真验证........ 56
5.3 本章小结........ 57
5 基于分数阶微积分的铁磁谐振系统电路实现
5.1 铁磁谐振混沌电路搭建
通常，任意阶数的非线性自治连续平滑的系统都可以物理实现，换句话说，可以通过电路的方式实现，这种实现方式对这种系统物理特性以及其今后的工程应用都有十分重要的意义。分数阶微积分在实际电路中可以采用链式电路或者树型电路进行实现，如图 3-10 所示，将整数阶系统（图 3-1）中的电容原件采用链式电路（形如图 5-1a 所示）替代。其他类型分数阶单元形如图 5-1b 所示的树型电路，原理相同本文中不再做讨论。仿真步长设定为 1e-6，时间为 100 秒。运行电路仿真后得到各个电阻以及电容上的电压，取电阻 右侧电压为 ，OFFPAGELEFT-R2 的电压为 ，OFFPAGELEFT-R3 的电压为 ，相空间轨迹如图 5-5 中 a,b 所示。将系统中两个 OFFPAGE 模块采用同等大小的电容替换，得到整数阶铁磁谐振混沌电路，进行仿真，选取其中三个积分环节电容电压为得到相空间轨迹如图 5-5 中 c,d 所示。
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总结
铁磁谐振一般由电力系统中的非线性电感元件，如饱和铁芯的变压器以及电磁式电压互感器等引起。当系统外部出现故障激励，系统进入谐振状态，在严重的情况下进入混沌状态，严重影响电力系统安全。本文针对铁磁谐振混沌电路主要进行了以下三个方面：#p#分页标题#e#
（1）采用分数阶微积分理论对两种传统的铁磁谐振混沌电路进行分数阶推导，分析其在分数阶模型下的动力学行为，并将分数阶模型与整数阶模型进行对比，证明在分数阶微积分下，铁磁谐振混沌较难发生，且主要谐波成份为奇数次谐波。
（2）通过分数阶微积分设计了分数阶终端滑模控制、分数阶自适应滑模控制以及基于双微分环节的自适应滑模控制三种滑模控制器，通过李雅普诺夫稳定性定律证明其在滑模面上的稳定性；仿真分析控制器中各个参数对于收敛速度的影响；将设计得到的滑模控制器应用于混沌同步，使故障的铁磁谐振混沌系统与正常的系统进行混沌同步。
（3）由于铁磁谐振混沌现象在实际中几乎无法记录以及复现，为了更贴近实际，本文通过乘法器 AD633 以及运算放大器 LM741 设计铁磁谐振混沌电路的模拟电路实现，通过电路仿真软件 Pspice 将电路予以实现，保持铁磁谐振混沌电路参数与数值仿真中一致，进行电路仿真，实验结果与数值仿真一致证明了铁磁谐振混沌现象的真实存在性。
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参考文献（略）
