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摘要：我国在电力电气节能研究和产品设计中的水平较低，但是电力的节能发展趋势不可阻挡。电力电气控制阀的节能性能很大程度上决定着电力消耗的总体性能，其中，节能性能和电气控制阀的电压有着很大的关系。因此，选择合适的方法对电力电气控制阀的工作电压进行控制，对于节能来说，有着较大的意义。本文提出了一种基于多层去噪神经网络的电压调节方法，并应用到电力电气控制阀的节能设计中。
关键词：电力电气；控制阀；电压节能；控制方法
0 引言
随着节能这项国策推广程度的加深，相关方法也引起了社会各界越来越多的关注，目前的电力电气控制阀在节能设计中，主要以控制阀门开关为主，通过智能化的数据显示来断定一定的使用场景，并进行开启、关闭操作，而达到节能目的。但这种方式对电压的运用不够合理，电压的波动会给控制阀带来干扰，长期使用会影响设备的寿命和控制阀的效率，会提高耗电量，达不到节能的效果。本文针对这个问题，探讨基于多层去噪神经网络电压调节的方式，从而提升当前电力电气控制阀节能设计水平，并提供一种新的设计理念。
1 基于多层神经网络的电力电气控制阀节能方法概念
在电力电气控制阀的节能设计中，电压是最为关键的部分，因为电压是不断波动的，它会使各关键控制信号出现较大误差，导致电气控制阀在电压控制时出现表达上的不准确，能耗也会较高。我国目前在这方面的设计水平较低，但也出现了一些新的设计方式，如：基于多层去噪神经网络的电压调节方法。这是一种智能化的电压控制方式，原理是通过设计电压信号去噪模型，来消除电压控制中的模糊性、波动性等问题，预设误差，及时处理，提高了控制精度，多层神经网络模型，实现了对电压的智能控制，能耗更低，节能效果更明显。
2 具体参数
在电压波动环境下的电力电气控制阀节能控制中，设计一种多层次神经网络模型，能够很好地完成控制阀电压的智能化节能调节。
多层神经网络，指的是前向网络，因为电力电气控制阀的电压变化是一种非线性变化，而多层神经网络的输入与输出是一种线性变化，那么，电力电气控制阀电压在控制时的参数就可以作为输入层的数据，而将最优电压作为输出层的数据，隐含层则作为一种动态的变化学习过程，从而设定在电压波动下最优节能控制函数，达到节能设计。其模型如图1所示。
图1 多层神经网络的电力电气控制阀电压控制模型
根据图中输入和输出模式，在不考虑电压损耗的情况下，最佳的电压输出结果为：
根据图标及公式，C为电压波动信号；K为数据分类中心；W为电压稳定控制矩阵；y为最优电压输出结果；‖•‖是约束规范使用的特殊符号；σ2j为电力电气控制阀电压
波动的宽度范围。。对应节能控制的效果，可以用式（2）进行描述：
式中：hN为隐含层的电力电气控制阀电压输出；H∈RN×n、W∈Rn×1，当N=n，且H为正定矩阵时，可以得到最优的电气控制阀电压控制输出解。电压控制的输出过程描述如下。
1）根据数据采集结果对电力电气控制阀电压进行统计，得到电压约束控制矩阵H。
2）利用隐含层的控制阀电压控制矩阵HT进行分解，可得：
其中，A为下三角矩阵。则式（3）能够转化为：
3）由于A为下三角矩阵，因此能够得到电力电气控制阀电压波动下的最优输出，为了减少计算量，最优解的递推公式为：
根据步骤，能够得到神经网络输出层的最优节能电压值，由于这种方法具有高效的训练效率，并且不存在由于初始值设置不当引起的局部最小值的问题，因此，电力电气控制阀的电压节能控制精度可得到极大的提高。
3 实验结果
根据以上数据和公式，可进行模拟实验，主要是借助大型的电力设备来进行实验。选择电力设备的电压值为10~30V、51单片机核心处理器硬件以及高精度信号采集卡。实验中，确保电力设备电气控制阀的电压在可控的范围内，并通过核心处理器来收集数据。借助转换装置将电压转化为可用电压，并利用模型拷入单片机，实现对电压的控制和调节，让电压的变化在一个合理的区域内，确保对电力设备节能的控制，最后将参数变化和最终数据导入计算机中进行计算和分析。经统计分析，最终的实验结果如表1。电力设备的电压控制参数如表2所示。
表1 模拟实验结果
根据表1的数据结果，该模型对电力电气控制阀输入电压的控制参数结果均在合理可控的范围内，避免了电压波动带来的高能耗和控制效率低下的问题。
表2 模拟电力设备的电压控制参数
根据表2数据可知，模拟电力设备的输入电流在不同参数变化时，其波动范围也随之改变，而电压控制的时间的波动范围没有发生较大的变化，即使在超调范围下，电压控制参数的波动范围也未发生较大的变化，说明该模型电压控制的效果是良好的，保证了控制误差在较小的范围内，对电力运行中的电气控制阀电压的波动能进行高效的调节和控制，确保电气设备处于稳定的运行状态中，而不消耗过多的电能。根据以上的数据分析可以看出，基于多层的神经网络的电压调节方式，通过去噪设计，完善了电压控制过程中的模糊性和不准确性的缺点。通过预设的误差范围，将电力电气控制阀电压可能产生的误差和计算失误都控制在合理范围内，并通过智能调节手段对电压进行控制，降低能耗，达到节能的目的。
4 结语
随着我国社会经济的快速发展，对电力的节能要求也越来越高，各种电气设计朝着节能化发展，一种新型的基于多层神经网络的电压调节控制方法成为当前研究重点，去噪设计和预设电压波动的理念可实现有效电压控制，进而达到节能效果，这一方法在未来有很大的发展前景。
参考文献
[1]颜玉玲,武粉桃.电力电气控制阀的电压节能控制方法[J].电网与清洁能源,2015,31(08):123-125.
[2]刘大鹏,程晓绚,苟锐锋 等.异步联网工程柔性直换流站过电压与绝缘配合[J].高压电器,2015(04):23-25.
论文作者:刘泽
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/7
标签：电压论文; 控制阀论文; 节能论文; 电气论文; 电力论文; 神经网络论文; 多层论文; 《电力设备》2017年第23期论文;