电压暂降下敏感工业过程故障机理与耐受能力研究

Sensitive industrial process is affected by voltage sag, lead to the huge economic losses and consumer’s complaints. It has become a major issue affecting government investment promotion and customer satisfaction in power systems. This project studies the mechanism of equipment failure to voltage sag, from the failure mechanism of energy input, conversion and key parameter response, research on the influence law on typical sensitive equipment such as AC contactors and adjustable speed drives under the voltage sag with multi-dimensional characteristics. Reveal the mechanism of process failure, combine the equipment's voltage tolerance curve and industry process immunity time, focus on the quantitative description of the multi-valued mapping mechanism of load response events, and apply the lattice theory to establish the mathematical model of typical parameter mapping of equipment and process. Propose a method to evaluate the consequence state based on the multi-granularity space and lattice order probability matrix, and establishes the mathematical model of the state-attribute attribute of voltage sags for sensitive industrial process. Through the Monte-Carlo simulation and the modification of experimental results, verify the quantitative model of industrial processes under voltage sag. Support the theoretical for the relevant national standards.

敏感工业过程受暂降影响，导致巨大经济损失和用户抱怨，成为影响政府招商引资和电力系统用户满意度的重大问题。对设备故障机理展开研究，从能量输入、转化与关键参数响应的故障机理入手，考虑电压暂降多维度特征对交流接触器、可调速驱动等典型敏感设备的影响规律；揭示过程故障机理，结合设备的暂降耐受曲线和过程免疫力时间，以负荷响应事件多值映射机制的定量刻画为重点，应用格序化理论建立设备与过程的典型参数映射数学模型；提出基于多粒度空间和格序化可能性矩阵的后果状态评估方法，建立敏感过程电压暂降响应事件后果状态属性数学模型；通过Monte-Carlo仿真和实验结果修正，验证工业过程的暂降后果量化模型；为相关国标的制定提供理论支撑。

电压暂降是电力系统难以避免的电能质量扰动事件，造成半导体、汽车装配、化工制造等高端制造企业生产线停运等，导致经济、环境、安全等方面的严重后果。准确评估工业过程的电压暂降耐受能力，是用户进行经济损失评估、制定暂降治理方案、设备制造商提升产品耐受能力等的必要前提。项目从4个方面入手，研究电压暂降下敏感工业过程故障机理与耐受能力。. 在设备故障机理方面，提出电压暂降下ACC电-磁-力-位移的动态响应模型，提出ASD的电压响应模型、欠压保护模型和过流保护模型，揭示电压暂降下ACC和ASD的响应特性。提出通用化的ACC、ASD参数选型表格，实现通过铭牌参数估计设备电压耐受能力。构建电压暂降下ASD的力矩、转速响应模型，提出变阶段的模糊-弱磁矢量控制策略，不外接补偿设备，从本体上提升ASD的耐受能力。. 在过程故障机理方面，提出考虑设备服役期和核密度估计的敏感设备故障概率估计方法。进一步，提出综合考虑设备电气特性、环节和过程参数的工业过程电压暂降敏感性通用分析方法。基于过程免疫时间PIT，考虑设备重启时间与暂降持续时间等因素，对各环节物理参数冗余度进行量化，实现电压暂降下工业过程中断概率的定量刻画。. 在过程后果量化方面，提出基于优化策略的工业过程后果状态评估方法，实现工业过程环节的模块化逻辑判断，提出敏感设备与工业过程的逻辑关系刻画，实现过程后果量化。提出工业过程后果状态评估的模糊推理方法，基于遗传算法求解逻辑门系数，量化工业过程后果状态。. 在测试标准方法，根据工业过程/敏感设备物理参数和动力学特性的可接受水平，识别工业过程电压暂降耐受能力测试条件和测试边界，部分研究成果被采纳为国家标准、行业标准。. 项目共培养博士2名，硕士14名，发表SCI、EI等论文43篇，其中SCI论文14篇，EI期刊论文17篇，授权发明专利7项，获批国家标准1项、行业标准3项。