燈光站是機場的重要助航設(shè)施,與航空器的安全起飛、著陸和滑行密切相關(guān),其主要用電設(shè)備為恒流調(diào)光器,由于采用線電壓供電為不對稱負荷,加上其中各種非線性元件的作用,極易導致配電網(wǎng)三相負荷不平衡的發(fā)生,從而影響供電質(zhì)量和助航燈光的不正常運行,除可能給燈光站和飛機起降帶來安全隱患外,三相不平衡導致額外產(chǎn)生的線損也會增加能耗從而給機場帶來經(jīng)濟上的損失。通過調(diào)光器光級調(diào)整優(yōu)化策略和智能算法優(yōu)化負荷的相序調(diào)整策略、并據(jù)此設(shè)計三相不平衡治理系統(tǒng),可實現(xiàn)光級或相序的高效、便捷調(diào)整,改善燈光站供配電三相不平衡問題,具有較高的實用價值。針對機場燈光站三相不平衡及其治理問題,在充分總結(jié)、評述國內(nèi)外相關(guān)研究進展的基礎(chǔ)上,本文主要開展了如下研究工作:(1)首先對民用機場助航燈光控制系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)及工作原理進行了簡要分析,闡述了燈光站低壓配電網(wǎng)三相不平衡的產(chǎn)生機理、評估方法及線損計算方法,對三相不平衡過程進行了仿真分析;繼而規(guī)劃了三相不平衡治理系統(tǒng)的總體架構(gòu)與功能,提出了光級調(diào)整優(yōu)先、優(yōu)化換相保底的策略來治理三相不平衡的設(shè)計原則和思路。(2)針對光級調(diào)整治理策略,分析了光級調(diào)整與電流變化及三相不平衡之間的關(guān)系,提出了燈光站三相不平衡的光級調(diào)整優(yōu)化治理方法和操控程序,并應用某機場燈光站的電流檢測數(shù)據(jù)對該方法的可行性和應用效果進行了檢驗,結(jié)果表明,所提出的以調(diào)增為主、調(diào)降為輔的光級調(diào)整思路與擬訂的操作流程可有效用于制定不平衡治理方案,且具有簡便易行的特點。(3)針對優(yōu)化換相策略,以三相不平衡度最小和換相開關(guān)總動作次數(shù)最少為目標,建立了三相不平衡模型并提出了相應的智能優(yōu)化算法,與其他算法的算例對比和某機場燈光站的實例分析結(jié)果表明,結(jié)合本文所建模型的精英自適應混合遺傳算法確實具有較強的搜索能力與較快的收斂速度,且換相次數(shù)更少,可有效用于機場燈光站三相不平衡換相控制策略的優(yōu)化。(4)最后基于以上兩種治理方法及相關(guān)的程序、模型和算法,對機場燈光站三相不平衡治理系統(tǒng)的硬件進行了整體設(shè)計,包括主控芯片選型、各硬件電路、換相開關(guān)的設(shè)計及器件的選型。研究結(jié)果可為提高機場燈光站的供電質(zhì)量、保障機場安全、降低其能耗和運行成本提供科學依據(jù)與技術(shù)支持。
【學位單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：V351.3
【部分圖文】：

中國民航大學碩士學位論文10統(tǒng)結(jié)構(gòu)、調(diào)光器特點等，簡要闡述燈光站供配電三相不平衡產(chǎn)生的基本原理、評估與線損計算方法，遴選適合機場助航燈光系統(tǒng)的不平衡度評估方法，并通過仿真進一步對機場燈光站的不平衡現(xiàn)象進行分析。（2）分析不同光級調(diào)增/調(diào)減組合方案與三相不平衡度之間的關(guān)系，提出光級優(yōu)化調(diào)整策略與程序，通過實際算例對該思路和方法的可行性進行檢驗，并對相應的改善效果進行評估。（3）構(gòu)建燈光站三相負荷不平衡優(yōu)化模型，基于分析比較選用可有效提高精度和收斂效率的智能優(yōu)化算法，并通過與其它文獻的算法對比與燈光站實例仿真，對所選算法的合理性及可靠性進行檢驗驗證。（4）提出機場燈光站三相負荷不平衡治理的硬件系統(tǒng)設(shè)計方案，包括滿足機場燈光系統(tǒng)需求的切換開關(guān)、主控芯片及元器件選擇、電路模塊設(shè)計等。1.3.3技術(shù)路線按照上述研究目標和研究內(nèi)容，擬訂本論文的技術(shù)路線如下圖1-4所示。圖1-4技術(shù)路線圖

中國民航大學碩士學位論文11第2章燈光站供配電系統(tǒng)三相不平衡本章將對三相不平衡的概念、原理、評估方法與線損計算方法、助航燈光供配電系統(tǒng)組成、主要用電設(shè)備——恒流調(diào)光器的工作原理做一簡要介紹，并通過仿真來進一步展示和說明助航燈光系統(tǒng)的三相不平衡過程，為后文治理方法的提出奠定基矗2.1三相不平衡及其評估方法2.1.1三相不平衡原理一般來說，理想狀態(tài)下的三相電是指三個幅值相等、頻率相等的交流電在一個周期內(nèi)，波形以120°等相位差依次向右重復循環(huán)增減，且每相電流、電壓和功率大小相等。對稱的三相系統(tǒng)電壓（電流）波形圖、向量圖如圖2-1所示。而所謂的三相不平衡，即電力系統(tǒng)中三相的電壓、電流幅值不等，或其三相按A、B、C順序所成角度不為120°[39]。圖2-1對稱的三相系統(tǒng)電壓（電流）波形圖和向量圖電工理論中，多相系統(tǒng)分為對稱與不對稱兩類。對稱的三相系統(tǒng)即為各相電量幅值相等且順序相鄰間相位角等于120°。其三相的電壓電流瞬時值與向量在任何時刻的總和應等于零，此時系統(tǒng)三相平衡，即：00ABCABCu+u+u=U+U+U=（2-1）00ABCABCi+i+i=I+I+I=（2-2）

中國民航大學碩士學位論文172.2助航燈光供配電系統(tǒng)2.2.1助航燈光系統(tǒng)組成目前民用機場助航燈光系統(tǒng)主要采用交流串聯(lián)供電、分級調(diào)光技術(shù)，由低壓配電柜、恒流調(diào)光器、升壓變壓器、隔離變壓器、燈光電纜以及燈具等部分組成（圖2-2）。圖2-2助航燈光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖由上圖可知，助航燈光系統(tǒng)的燈光回路是由一系列隔離變壓器串聯(lián)組成的懸浮回路。為了保證一個回路內(nèi)所有燈的亮度相同，必須保證所有燈泡內(nèi)的電流一致。如果采用并聯(lián)回路,會使得燈之間的距離間隔較遠，電纜長度不一，這樣不僅大量耗費電纜線，還容易使每條電纜上的壓降出現(xiàn)差異，最后導致流過燈泡的電流不同，造成燈與燈之間產(chǎn)生亮度上的差異，并聯(lián)回路不能滿足燈光系統(tǒng)的需求[41]，因此機場燈光站多為串聯(lián)回路供電。若想調(diào)節(jié)燈泡亮度，可通過改變電流大小來實現(xiàn)，燈光回路的電流恒定時，燈光亮度也將保持恒定[42]。回路電流的變化與升壓變壓器一次側(cè)電流成正比。采用恒流調(diào)光器可實現(xiàn)五級電流調(diào)光(2.8A、3.4A、4.1A、5.2A、6.6A),調(diào)光過程中要求燈具的光強隨電流增加而同步增加。跟據(jù)《民用機場助航燈光系統(tǒng)運行維護規(guī)程》的規(guī)定，調(diào)光器標準輸出電流及其允許波動范圍如表2-1所示。
【參考文獻】

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