摘要：针对已有方法存在的控制器输出信号精度差、过电压抑制率低等问题，本文提出基于RBF神经网络的低压电力系统暂态过电压控制方法。为了有效控制低压电力系统的暂态过电压，依据其运行特性，结合低压电力线路模型和非线性负载模型，构建暂态过电压数学模型。本文以RBF神经网络为核心，设计了一种暂态过电压控制器，该控制器由输入预处理层、非线性映射隐含层与输出控制层构成。其中，输入预处理层负责计算电压偏差、电压变化率、电压偏差积分与电压二阶导数，并据此生成电压特征向量；非线性映射隐含层利用径向基函数节点对电压特征向量进行进一步处理；输出控制层对非线性映射隐含层节点的输出结果进行线性加权组合，得到RBF控制器的输出，即暂态过电压控制信号。将该信号输入至补偿装置中，即可实现暂态过电压的有效控制。实验结果表明，本文设计方法获得的暂态过电压控制信号与实际暂态过电压控制信号高度一致，过电压抑制率的最大值达到了96.5%。
关键词：RBF 神经网络；控制性能测试；RBF 控制器；暂态过电压数学模型；低压电力系统
低压电力系统是智能电网的关键构成部分之一，随着分布式能源的大规模接入与电动汽车充电设施的大范围普及，使得新型电网运行矛盾逐渐凸显。虽然清洁能源发电技术、电动汽车快充技术等的应用能够大幅度推动能源转型，但是也为智能电网带来了暂态过电压风险。其中，分布式能源在并网过程中，由于输出功率的随机波动、间歇等特性，致使公共连接点（PCC）电压呈现高频振荡态势。而电动汽车快充技术的推广及其应用进一步加剧了暂态过电压问题的复杂性。直流快充桩单台功率较高，再加之负荷的非线性特性，导致充电启动瞬间产生巨大电流，随之电网末端电压骤升，引发暂态过电压问题。IEEE标准明确指出，暂态过电压可由断路器操作或短路故障引发，其峰值电压可达额定电压的2～10倍，具有毫秒级至秒级的持续时间特征。IEC设备安全标准进一步揭示，此类过电压在低压配电系统中表现为工频过电压升高现象。因此，暂态过电压对设备安全的危害具有突发性特征与累积效应。电力电子设备若受到过电压冲击，氧化层电场强度会超过临界阈值，造成介质击穿概率呈指数级别上升。与此同时，电容器组若受到过电压冲击，会加速等效串联电阻的劣化，引发漏液、鼓包等故障。此外，如果电压畸变率达到8%，暂态过电压会触发保护装置误动作，过电压继电器由于检测延迟的存在，电压型漏电保护器已发生非预期脱扣，从而导致区域性停电事故。由此可见，如何对低压电力系统暂态过电压进行检测与控制，对于智能电网及其电力设备的稳定运行具有至关重要的作用。
已有控制方法由于应用模型的缺陷，均存在着一定的局限性，使其在应对含电动汽车充电负荷的动态场景时，过电压抑制成功率较低，并且存在保护误动风险。其中，王蒙等首先分析了送端电网暂态过电压原理，然后建立分层控制模型。结合联合调用法与一致性算法求解，通过整流站调相机参数优化及光伏逆变器无功回退分配控制抑制暂态过电压。该设计方法模型求解算法复杂，增加了控制方法的计算负担，从而影响响应速度，在实时性要求较高的场景中可能存在局限性；闫佳颖等揭示换相失败暂态过电压形成机理，分析暂态形态特性。该方法在电网电压骤升或骤降期间保持电力并网运行，并按规定注入无功电流以支撑电压的同时，引入无功电流系数细化电流指令，利用转子侧换流器优先分配，确定基于DFIG无功优化的故障穿越控制策略。该设计方法仅针对换相失败恢复阶段进行优化，未考虑故障初期及持续阶段对风电机组的影响，从而导致控制效果不佳；史映萍等首先明确直流功率、整流器无功消耗量主导因素，剖析换相失败后二者耦合规律，分析故障恢复期间暂态电压幅值影响因素。然后建立相关数学关系，提出考虑有功支撑的暂态过电压控制策略。然而，该方法主要基于理论分析与仿真验证，缺乏实际工程应用的长期运行数据支持；任冲等提出基于可控变压器的新能源暂态过电压抑制方法，利用直流电源控制变压器铁芯饱和程度，实现无功补偿。该设计方法对变压器的性能要求较高，可能增加设备成本和维护难度，无法对其进行推广与应用；李海峰等基于准东-皖南±1100kV工程，分析直流线路过电压机理，用PSCAD针对不同平均土壤电阻率和四季实际土壤电阻率仿真。该设计方法仅针对特定工程进行分析，对于其他不同地理环境和气候条件的特高压直流输电工程的适用性未知。为了解决上述问题或者缺陷，本文提出基于RBF神经网络的低压电力系统暂态过电压控制方法研究。
一、暂态过电压控制方法设计
二、实验与结果分析
三、结论
全文5871字，详见《中国能源》2026年第3期。
作者简介
周忻宇：国网陕西省电力公司西咸新区供电公司工程师，主要工作方向为规划设计及前期管理
文章来源
本篇文章发表于《中国能源》杂志2026年第3期
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