随着新能源发电和电动汽车的渗透比例逐渐增高，对配电网的潮流优化和电能质量治理带来严峻挑战。福州大学配电网及其自动化研究中心团队以柔性多状态开关为研究对象，为了减小分布式电源带来的随机性扰动影响，在2024年第5期《电气技术》撰文提出了一种基于改进径向基神经网络滑模控制方法，在实现多端功率交互的同时，进行单相接地故障柔性消弧控制。仿真结果验证了所提方法的有效性。

研究背景

随着配电网规模的扩大，大量大功率电力电子设备、新能源汽车及分布式电源接入配电网，其波动性和随机性导致馈线功率不平衡和电压越限等问题层出不穷。传统的配电网利用联络开关连接两个网络，动作时间长，无法实现潮流的连续调节，已难以满足日益增长的潮流调控和电能质量保障需求。因此，基于电力电子技术的柔性互联装置被提出，以替代联络开关，并逐渐成为电力系统电力电子化和智能化发展的重要趋势。

论文所解决的问题及意义

一方面，经典控制理论存在稳态误差，且在外部扰动下的鲁棒性差，导致控制精度不高；另一方面，现有的柔性消弧装置功能单一，仅在发生单相接地故障时运行，使得设备成本高，体积大。因此，将多功能电力电子装置结合鲁棒性智能控制，能够进一步提高系统控制的精确性、稳定性以及装置运行的经济性。

论文方法及创新点

（1）改进的递归径向基神经网络滑模控制

图1 改进递归径向基神经网络结构

传统递归径向基神经网络包括输入层、隐含层和带外部反馈环的输出层。为了提高控制的动态性能，对传统径向基神经网络结构进行改进，在隐含层和输出层之间采用两种不同的权重自适应律，经过加权得到新的输出值，使网络在逼近时综合考虑误差信息和滑模面信息，增强其全局学习能力，有效减小传统滑模控制的固有抖振和暂态冲击，并且无需系统精确参数模型。最后通过Lyapunov稳定性定理验证了所提改进控制策略的收敛性。

（2）柔性消弧滑模控制

图2 单相接地故障柔性消弧控制结构

与dq轴不同的是，0轴电流参考值是正弦量，当FMS采用PI控制进行电流消弧时，存在较大的稳态误差，跟踪效果差。此外，滑模控制还存在相对阶限制问题，即滑模控制输出必须显式的出现在状态变量的一阶导数表达式中。为了提高整体抑弧效果，本文设计了一种微积分型滑模面，并理论推导出零轴电压控制律，避免了相对阶限制问题，进一步提高了故障电流抑制率。

结论

针对FMS传统功率控制鲁棒性差及抖振问题，本文设计了一种基于微积分型滑模面的改进递归径向基神经网络滑模控制器。与PI控制和普通递归径向基神经网络相比，该控制器综合考虑了参数摄动和接地故障等扰动影响，减少了对系统精确模型的依赖及暂态冲击，提高了系统的鲁棒性、精确性和快速性，从而保证控制稳定性；同时，其还具有更优的消弧抑制率，满足可靠消弧要求。

所提策略不仅能克服实际应用中的扰动影响，提高电能质量，增强配电网系统稳定性和安全性，还通过将柔性消弧功能集成到FMS中，进一步提高了装置运行的经济性和利用率。

团队介绍

福州大学配电网及其自动化研究中心长期致力于电力配电网监测、控制与保护新技术的研究与应用；结合人工智能技术、大数据分析技术、电力电子功率变换技术和智能优化调控技术，在电力配电网及其主设备故障诊断与抑制领域开展了基础研究以及工程应用。主要涉及配电网单相接地故障选线及区段定位、配电网单相接地故障柔性消弧、配电变压器故障诊断、光伏发电系统故障诊断、可再生能源发电与并网等研究方向。

近年来，该团队完成了多个国家，省和电网企业的研究项目。团队成员获得电子与电气工程领域全球前2%顶尖科学家、福建省高层次人才、旗山(海外)学者等荣誉称号。

本工作成果发表在2024年第5期《电气技术》，论文标题为“基于递归径向基神经网络滑模的多功能柔性多状态开关控制方法”，作者为廖江华, 高伟, 唐钧益,杨耿杰。