[发明专利]一种具有自学习控制模式的电磁开关智慧控制系统

说明书

本发明提供一种具有自学习控制模式的电磁开关智慧控制系统，其包括：控制目标识别模块，其为电磁开关的智能过程控制提供阶段性的控制目标；系统参数辨识模块，其表征了开关的动态控制过程；状态特征提取模块，其接收来自系统参数辨识模块的接触器本体特征参量观测模型输出的开关当前磁状态信息；状态特征提取模块实时表征接触器的电磁系统和触头系统的动态特征；以及控制策略计算模块，其输出控制决策，控制策略计算模块通过实时接收开关的控制目标与动态特征，获得开关即将执行的一串动作或一个决策，输出至开关动态控制系统，使开关动态控制系统根据当前工况分配开关动态控制系统的吸反力。整个控制系统具有学习并适应未知或不确定系统的能力。

技术领域

本发明属于电气领域，具体涉及一种具有自学习控制模式的电磁开关智慧控制系统。

背景技术

随着现代社会的发展，人们对电能及电网的要求也越来越高，当前，国内外相关研究机构正开展着智能电网的研究及建设工作。而智能开关电器是智能电网非常重要的组成部分，是构建智能电网的物质基础，开关电器的智能化适应了智能电网的需要。

智能电器应具有我诊断功能和自适应、自学习的控制能力。自适应、自学习的控制能力是智能电器中智能执行操动功能的重要部分，其能大幅度优化电器的操作可控性，可在时间及空间上实现变速或变轨迹操动等功能，这相对于传统电器只能进行单一的分合操作是一种技术上的突破。自适应、自学习的控制能力要求开关能够根据实际工作环境与工况对动作过程进行自适应调节控制，使得开关性能始终处于最优状态并具有一定的人工智能特性，具有感知、思维判断及动态优化等智慧功能。

但是，目前大多智能开关一旦安装到位，电磁机构的运动过程就基本固化，智能控制的相关参数是在实验室离线获取的，离线方法主要分为机理建模和试验手段，得到的控制律对在同样运行环境下的固定本体具有一定效果。然而，用离线获得的参量始终指导接触器在线时变的运行状态，局限性大，并且不能根据不同工况进行运动特性的调节。随着现代电力电子技术、控制技术、微机技术的飞速发展，基于微机的控制系统已广泛应用于电力设备，以提高其性能及自动化水平。将自适应、自学习控制技术应用于电磁开关的操动控制，实现电磁开关最佳运动特性的要求，可大幅度提高现代电磁开关的各项性能指标。

近年来，国内外一些高等院校和研究机构开始对开关的智能控制问题进行了理论性及可行性的研究，在不同程度上取得了一些阶段性的成果。但是，接触器规格种类繁多，触头容量涵盖9-2650A的宽范围，反力等特性不尽相同，运行工况日益复杂，以广泛应用在光伏、风电等新能源领域的接触器为例，面临高低温、电压大幅波动、机械振动等复杂工作条件，极大地增加机理建模和试验调试的周期和难度。机理建模依赖接触器实际参数和假设条件，即便针对相同的本体，随着接触器长时间运行后自身特性发生改变，离线建立的模型也将与实际模型逐渐脱节，且实验室难以复现实际工况。总之，开关电器由于本体结构、运行环境、负载多样性、系统复杂性等诸多问题，在设计和控制中遇到了难以逾越的技术瓶颈，急需在理论和控制方法上寻求新的突破。

将人工智能控制理念和设计方法引入开关电器的过程控制，不失为一种解决问题的思路和方法。60年来，人工智能经历了从爆发到寒冬再到野蛮生长的历程，伴随着人机交换、机器学习、模式识别等人工智能技术的提升，使得构建一种具有记忆和思维判断功能的机器成为可能，受益于人工智能算法的应用，本设计将人工智能技术引入开关电器，形成新一代智慧控制系统，使开关能够根据触头系统当前的轨迹信息、工况环境，自动调节电磁系统当前的磁状态信息以及控制决策，形成具有自学习、自适应功能的智慧电磁开关。为实现能够自动适应电网、环境及控制要求的变化，并始终处于最佳运行工况的电器产品奠定基础。

发明内容