淺談變電站無功電壓控制

南洲江

摘 要：本文主要介紹了變電站無功電壓控制的現(xiàn)狀，闡述了當(dāng)前我國典型的幾種電壓無功控制的策略，且對(duì)其中的一些問題進(jìn)行闡述，為變電站無功電壓控制的研究提出合理依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變電站；無功電壓；控制

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電壓的穩(wěn)定不但能夠保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且對(duì)國民經(jīng)濟(jì)正常的生產(chǎn)也有著極為重要的作用。穩(wěn)定的電壓可以延長電力設(shè)備的使用壽命，也能夠提高電能的質(zhì)量。隨著電站負(fù)荷的加劇，其電壓與無功調(diào)節(jié)的需要愈加頻繁，這對(duì)變電站無功電壓控制的考驗(yàn)也更加嚴(yán)峻。

一、變電站無功電壓控制的重要意義

電能質(zhì)量的標(biāo)志是電壓，若電壓的偏移額定制較大，將會(huì)極大的縮短用戶家電的使用壽命，影響家電正常工作，甚至還對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的阻礙。經(jīng)研究分析表明，電壓偏移是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)無功率分布不均勻而導(dǎo)致，所以電壓調(diào)整便是針對(duì)無功功率合理分布的問題。我國電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整采用有載電壓變壓器分接頭位置，從而造成變壓器的變比改變；另外一種方法便是投切并聯(lián)電容器組，最后對(duì)無功電壓進(jìn)行無功補(bǔ)償，這兩種方法仍舊存在著一定的局限性，變電站電壓的調(diào)整需要人工來進(jìn)行完成，人工操作難以準(zhǔn)確合理的調(diào)節(jié)、自動(dòng)調(diào)控裝置僅僅只針對(duì)電壓無功進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，并未將無功電業(yè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)相結(jié)合，若無功電壓調(diào)節(jié)次數(shù)過于頻繁，將會(huì)增大變壓器的負(fù)擔(dān)，從而降低供電可靠性。

二、變電站電壓無功控制策略

1 按功率因數(shù)進(jìn)行控制。根據(jù)功率因數(shù)的大小來對(duì)電網(wǎng)無功電壓進(jìn)行控制，根據(jù)電網(wǎng)中可以放映出電流和電壓相位差功率的因數(shù)來控制信號(hào)，控制并聯(lián)的電容器投切，然后達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)哪康模@種較為傳統(tǒng)的無功電壓控制方法雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但卻不能全面對(duì)無功電壓進(jìn)行控制，功率因數(shù)只是影響無功分量的一個(gè)因素，而且功率因數(shù)的大小并沒有直觀的放映出無功缺額的大小，按功率因數(shù)大小來控制無功電網(wǎng)這種策略極易導(dǎo)致控制系統(tǒng)的投切震蕩，從而使控制系統(tǒng)使用壽命和可靠性大大降低，對(duì)于電網(wǎng)以及用戶家電的正常運(yùn)行造成了極為不利的影響。

2 根據(jù)母線電壓來對(duì)無功電壓進(jìn)行控制。根據(jù)母線電壓的高低來進(jìn)行無功電壓控制，無功功率的波動(dòng)往往會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，一些針對(duì)電壓有著嚴(yán)格要求的變電站，僅僅以母線電壓的高低來對(duì)供電站無功電壓進(jìn)行控制，沒有真正的考慮無功電壓平衡的基本條件，這種片面的判斷方法容易導(dǎo)致并聯(lián)電容的自動(dòng)投切在變電站中的補(bǔ)償效果并不明顯，這種按母線電壓高低來進(jìn)行無功控制的方法，存在著一定的局限性。

3 按照九區(qū)圖進(jìn)行綜合控制。九區(qū)圖電壓控制是無功電壓控制的方法之一，是根據(jù)變電站的運(yùn)行方式，運(yùn)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及對(duì)電壓的判斷從而構(gòu)成變電站無功電壓控制的策略。綜合邏輯判斷是根據(jù)固定無功和固定電壓上下的特性，將無功電壓與憑借分成九個(gè)區(qū)域，在每一個(gè)區(qū)域之內(nèi)采用不同的控制策略，在電容器組以及有載調(diào)壓變壓器控制時(shí)，九區(qū)圖控制的原理較為清晰，而且能夠輕易的實(shí)現(xiàn)，然而這種九區(qū)圖控制卻有一個(gè)前提，那便是固定電壓無功的上下線，而且沒有充分考慮到電壓影響和相互協(xié)調(diào)之間的關(guān)系，在分析運(yùn)算的過程中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)太過于分散和隨機(jī)，導(dǎo)致控制的不確定性，容易出現(xiàn)設(shè)備投切極為頻繁。

4 模糊邏輯無功電壓控制。模糊理論經(jīng)常解決不同量綱、不確定、相互沖突多目標(biāo)優(yōu)化的問題，所以運(yùn)用模糊理論方法解決變動(dòng)站無功電壓的問題效果較為突出，模糊控制算法一般要按照幾個(gè)順序來進(jìn)行，首先確定電壓控制的輸入輸出信號(hào)；其次確定信號(hào)的模糊集；再次確定電容器組和有載調(diào)壓的分接頭；最后確定和選擇模糊邏輯算法。然而模糊理論同樣具有一定的片面性，信息的模糊處理直接導(dǎo)致控制系統(tǒng)精確度降低，而且缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，很難定義精確的控制目標(biāo)，在選擇控制規(guī)則、選取論域、選擇量化分子以及定義模糊集等多采用試湊法，對(duì)于一些復(fù)雜的控制系統(tǒng)效果并不明顯。

三、針對(duì)人控智能無功控制有關(guān)策略

1 專家系統(tǒng)無功電壓控制。推理結(jié)構(gòu)和知識(shí)庫共同組成專家控制系統(tǒng)，根據(jù)某一領(lǐng)域中權(quán)威提供的一些專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)確推理，模擬出權(quán)威專家做決策的整個(gè)過程，專家系統(tǒng)提供專家級(jí)別水平的解決方案，讓調(diào)度的工作人員在運(yùn)用信息化技術(shù)時(shí)，也能夠借鑒人類專家系統(tǒng)分析來增強(qiáng)控制的結(jié)果，就目前而言，專家系統(tǒng)存在著一定的片面性。如當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)則較多、規(guī)模較大時(shí)，推理的速度就會(huì)受到一定的限制、某些轉(zhuǎn)接缺乏一定的經(jīng)驗(yàn)，處理一些新問題的能力有限以及兼容性較差等，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)參數(shù)變化較大，優(yōu)勢(shì)可能會(huì)給出一些錯(cuò)誤的策略、建造大型的專家系統(tǒng)，耗費(fèi)的時(shí)間較長，而且知識(shí)的校對(duì)以及獲取都有一定的難度。

2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓無功控制。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓無功控制主要是運(yùn)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，總結(jié)出一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無功電壓綜合性的智能策略，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入包括了有功與無功、低壓側(cè)與高壓側(cè)等，輸出主要包括接頭位置以及并聯(lián)的電容器開關(guān)狀態(tài)，訓(xùn)練樣本則主要是根據(jù)變電站監(jiān)控系統(tǒng)中一些相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，這種辦法雖然綜合考慮了電壓控制與無功電壓的權(quán)重，取得了一定程度的控制，但仍舊存在一定的局限性，如學(xué)習(xí)的速度較為緩慢而且訓(xùn)練的時(shí)間很長，不易收斂局部幾點(diǎn)較少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)若是發(fā)生變化，就要對(duì)新樣本進(jìn)行重新學(xué)習(xí)，提供不了相關(guān)信息，無法幫助工作任運(yùn)進(jìn)行正確的推斷，輸出結(jié)果不易理解。

3 人工智能方法的點(diǎn)發(fā)無功控制。人工智能為解決電壓無功問題拓展了新思路，不同特性的人工職能對(duì)于所解決問題的側(cè)重點(diǎn)自然有所區(qū)別，取得的效果也有所差異，所以人們才將能夠解決無功電壓的各種方法綜合在一起，去其糟粕取其精華。將模糊理論和專家系統(tǒng)緊密結(jié)合，同時(shí)克服模糊技術(shù)建模困難、學(xué)習(xí)能力較差的缺點(diǎn)，主要是以專家系統(tǒng)中所形成的知識(shí)庫作為無功電壓控制的重要依據(jù)，以模糊機(jī)構(gòu)來進(jìn)行控制，保證了專家系統(tǒng)規(guī)則能夠合理的推理以及生產(chǎn)操作指令。

結(jié)語

變電站無功電壓控制對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有著重要影響，本文深入研究了變電站無功電壓控制的問題和意義、變電站電壓無功控制策略，主要策略有按功率因數(shù)控制；按母線電壓控制；九區(qū)圖綜合控制；模糊邏輯無功電壓控制；專家系統(tǒng)電壓無功控制；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電壓無功控制；人工智能方法的點(diǎn)發(fā)無功控制，這些針對(duì)變電站無功電壓控制的策略各有優(yōu)缺點(diǎn)，希望有關(guān)工作人員在實(shí)際操作中應(yīng)該用其所長，避其所短。

參考文獻(xiàn)

[1]彭永葆.淺談變電站電壓無功控制策略[J].工程技術(shù)，2013（11）.