基于模糊理論的宣鋼變電站電壓無(wú)功綜合控制

摘 要：該文以宣鋼某變電站為例進(jìn)行實(shí)際計(jì)算，通過(guò)結(jié)果顯示，基于模糊理論電壓無(wú)功綜合控制可以實(shí)現(xiàn)電壓合格和無(wú)功平衡的目標(biāo)，有效地減少了變壓器分接頭和電容器開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)，提高了系統(tǒng)電壓的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電壓無(wú)功綜合控制 模糊控制 電壓優(yōu)化 變電站

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（b）-0083-01

電力系統(tǒng)的電壓和無(wú)功的控制是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功綜合控制是一個(gè)具有復(fù)雜性、不精確性、非線性特點(diǎn)的控制問(wèn)題，同時(shí)，電壓無(wú)功綜合控制對(duì)實(shí)時(shí)性要求非常高，依靠傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和常規(guī)的控制方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。模糊理論由于具有傳統(tǒng)方法所不具備的智能特性，因而在電壓無(wú)功控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 現(xiàn)狀分析

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電力自動(dòng)化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，宣鋼也對(duì)變電站自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行不斷的升級(jí)改造，但是在電壓無(wú)功綜合控制方面，卻仍然與系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際要求存在較大的差距。宣鋼內(nèi)部變電站基本都采用基于九區(qū)圖法的電壓無(wú)功綜合控制，此種VQC在實(shí)際運(yùn)行中由于其經(jīng)常出現(xiàn)投切震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備不堪重負(fù)和出現(xiàn)故障。

運(yùn)行中的變電站負(fù)荷是隨著生產(chǎn)節(jié)奏不斷改變的，變電站要想維持供電電壓穩(wěn)定性，必須隨著負(fù)荷改變不斷的對(duì)變壓器有載調(diào)壓開關(guān)以及并聯(lián)電容器組進(jìn)行操作，過(guò)與頻繁的操作會(huì)降低高壓電氣設(shè)備的使用壽命，同時(shí)增加設(shè)備故障率。

2 將模糊理論用于電壓無(wú)功綜合控制的優(yōu)勢(shì)

模糊控制理論非常適合運(yùn)用在解決量綱不同且目標(biāo)相互沖突的優(yōu)化問(wèn)題上，在電力系統(tǒng)電壓無(wú)功綜合控制調(diào)節(jié)時(shí)，電壓的變化和無(wú)功的變化相互影響，若采用模糊控制策略進(jìn)行控制，可以在無(wú)功調(diào)節(jié)判據(jù)中引入電壓的變化量，將原先基于固定邊界的無(wú)功功率變?yōu)榛谀：裏o(wú)功邊界，這樣的控制策略下，無(wú)功控制的邊界為兩條斜率隨電壓變化而改變的斜線，電壓無(wú)功能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，避免出現(xiàn)無(wú)功調(diào)節(jié)震蕩現(xiàn)象，可以減少開關(guān)設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)，提高了開關(guān)設(shè)備動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 選擇輸入輸出信號(hào)

變電站電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)的建立可以選擇電壓和無(wú)功與標(biāo)準(zhǔn)值之間的偏差作為兩個(gè)輸入量，將驅(qū)動(dòng)有載調(diào)壓變壓器分接頭升降和無(wú)功補(bǔ)償電容器組投切兩個(gè)控制量作為輸出量，建立一個(gè)一階兩輸入兩輸出的模糊控制系統(tǒng)。該模糊控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

3.2 選擇模糊集合和模糊函數(shù)

按照上一節(jié)確定的兩輸入兩輸出來(lái)選擇輸入輸出變量的論域，結(jié)合35kV變電站運(yùn)行的實(shí)際情況，則變壓器二次側(cè)電壓的偏差量的論域?yàn)閇-1.5，+1.5] ，無(wú)功功率的論域的論域[-3Q0， +3Q0]；變壓器的分接頭有7檔，其論域?yàn)?{-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}；控制電容器投切的控制量，投入電容器組定義為負(fù)，切除電容器組定義為正；為了能夠使模糊子集更好地覆蓋模糊論域，將模糊輸入變量和以及模糊輸出變量和的論域都定義為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6}；模糊詞集{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}；按照CRI推理法則把論域?yàn)閄={-X，+X}轉(zhuǎn)化成證書論域N={-n，….-1，0，1，…..n}，量化因子應(yīng)該為q=n/x，比例因子l=x/n。

4 實(shí)際算例分析

結(jié)合宣鋼某變電站的實(shí)際設(shè)備進(jìn)行控制：該變電站的實(shí)際設(shè)備參數(shù)如下：主變壓器為三相雙繞組變壓器：型號(hào)為SF9-40000-35/6.3，一次電壓為35±3×2.5%/6.3 kV，接線為Ynd11，變壓器阻抗的標(biāo)幺值為0.63+j7.87Ω；電容器有6組，容量均為3600kVar。

通過(guò)模糊控制對(duì)其進(jìn)行電壓無(wú)功綜合控制與原先采取九區(qū)圖發(fā)控制的控制效果對(duì)比如下。（見(jiàn)表1）

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上表羅列的控制效果情況可以看出，將模糊控制應(yīng)用在電壓無(wú)功綜合控制中時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)的電壓和無(wú)功發(fā)生輕微變化時(shí)，其變化量不足以引起模糊變量隸屬度函數(shù)的變化，避免了原先的控制系統(tǒng)在此種情況下設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)造成的系統(tǒng)震蕩。

參考文獻(xiàn)

[1]歷吉文，潘貞存.變電所電壓和無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)判據(jù)的研究[J].中國(guó)電力，1995（7）： 12-15.

[2]Zadeh L A.Outline of a New Approach to the Analysis Complex Systems and Decision Processes[J].IEEE Trans.Syst.ManCybern，1973（C3）：28-44.

[3]李建中.變電站電壓無(wú)功綜合調(diào)節(jié)模糊控制研究[J].中國(guó)電力，1998，31（4）： 43-45.