电压无功控制优化及相关数学模型建立

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无功功率优化的数学模型

无功功率优化的数学模型

无功功率优化的数学模型
无功功率优化是指通过调节无功电流和电压,调整供电系统的无功功率来降低电网的无功损耗、提高电网的供电质量以及提高电力系统的可靠性,从而降低系统的运行成本,并提高电网的经济效益。

为了实现无功功率优化,需要建立数学模型,以便采取适当的措施优化无功功率的调节。

建立无功功率优化的数学模型,需要进行以下步骤:
一、确定控制变量和优化目标
为了优化无功功率,需要确定一些控制变量和优化目标。

控制变量包括无功功率、功率因数、电压等,而优化目标是降低系统的无功损耗、提高电网的供电质量和提高电力系统的可靠性。

二、建立目标函数
在确定控制变量和优化目标之后,需要建立一个数学模型,以便进行优化。

建立目标函数时需要考虑系统中的各个因素,包括电流、电压、功率因数等,以此建立数学关系,从而确定一个具体的数学模型。

三、确定约束条件
为了使优化结果更加准确,还需要确定一个一些约束条件,限制系统的运行状态。

这些约束条件通常包括电压、电流、功率因数的范围等等。

在进行优化时,需要考虑这些约束条件,从而达到最优的优化结果。

四、采用优化算法
建立了数学模型之后,需要采用适当的优化算法来优化无功功率的调节。

常用的优化算法包括遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法等,这些算法都可以为无功功率优化提供有效的解决方案。

综上所述,无功功率优化的数学模型需要进行多个步骤,从而确立控制变量和优化目标、建立目标函数、确定约束条件以及采用优化
算法等等,这些步骤需要深入研究,才能找到最佳解决方案,并为电网的稳定运行做出重要的贡献。

国内电网无功电压的优化控制方案

国内电网无功电压的优化控制方案

国内电网无功电压的优化控制方案摘要电网无功电压的优化配置,是确保我国电网安全、可靠运行的基本保障,同时降低电能损耗,实现电网运行的经济效益与社会效益。

本文首先控制无功电压的意义,再对优化控制方案进行深入探讨。

关键词电网;无功电压;优化控制电压是衡量电能质量的重要指标之一。

电压的质量对电网运行安全性、经济性发挥重要作用,可有效确保电能的安全生产、电能质量,以及设备的安全性与使用寿命等。

无功电压与有功电压一样,都可确保电力系统的电能质量,减少电网消耗,提高运行安全性。

随着我国电力系统的不断发展壮大,电网之间的互联能力加强,电力系统复杂性也有所增加,加快优化控制电网无功电压已势在必行。

1 优化控制电网无功电压的意义通过电网无功电压的优化控制,可有效降低电网损耗率、提高电压运行合格率,确保系统运行的稳定性与安全性。

在电力系统中,无功电压的分布是否合理、电压质量优劣等问题,对电力系统的经济运行产生直接影响。

通过调节无功电压,合理应用,既能提高电压合格率、改善电压质量,也可降低电网消耗,降低运行成本。

随着社会的发展与进步,传统的离线数据控制无功电压的手段已经落后,无法满足现代化电力企业运行需求。

因此,建立自动化电力系统,实时跟踪电力系统的运行状态,并以实际数据为控制关键,已成为我国电网无功电压的应用与研究热点,越来越受到关注。

深入研究电网无功电压的优化控制,促进理论与实践相结合,对电网无功电压的资源优化配置具有重要意义。

2 电网无功电压的实现功能2.1 电网无功电压的补偿在整个电网系统中,各级变电站的电压控制在合理范围内,将本级电网中的无功功率趋于合理状态,实现无功功率的就地平衡,提高自然功率因数;对于同一电压等级的不同变电站电容器组,应通过计算来确定优先投入部分;同一变电站中的不同容量电容器组,也应通过计算来确定优先投入部分。

2.2 电网无功电压的调节在无功电压功率合理的前提下,如果变电站的母线电压处于超下限或超上限运行状态,应分析同电压等级、同电源的变电站以及上级变电站中的电压情况,然后决定是调节上一级电源变电站中的有载主变分接开关,还是调节本变电站中有载主变分接开关;在电压合格的范围内,进行逆调压;减少电压变联的运行台数,以减少在用电低谷期的母线电压;对有载调压变压器的分接开关进行优化配置,优化开关调节次数;调节热备用有载调压变压器的分接开关。

动态无功电压优化控制研究

动态无功电压优化控制研究

动态无功电压优化控制研究作者:徐永进来源:《电子世界》2011年第23期【摘要】本文在分析电力系统无功优化现状的基础上,依据电压优化控制的基本原则,阐述了以动态无功优化为目标约束的控制模型策略。

【关键词】无功电压;优化;控制策略1.引言随着社会的发展与经济的腾飞,促进了我国电力事业的发展,同时客户对电能质量的要求也日益提高。

采取有效手段降低网损、改善系统电压水平,提高电压稳定性和可靠性已经成为直接关系电力企业自身经济效益的课题。

另一方面,电力系统规模的不断扩大、复杂程度也不断提高,电压失稳造成经济损失及社会影响有扩大的趋势,电压无功优化控制问题更加突出。

因此,研究电压无功优化问题具有十分重要的意义。

2.电力系统无功优化2.1 无功优化控制的内容电力系统电压无功优化是指在保证满足各种运行约束的同时,用尽量少的无功投入最大限度地改善电压质量、降低网损。

电力系统电压无功优化控制主要是通过调整发电机的端电压、变压器分接头位置和无功补偿设备等手段来实现的。

2.2 无功优化控制的特点电力系统无功电压优化问题有如下特点:①离散性;②非线性;③大规模;④收敛性依赖于初值。

2.3 电力系统无功平衡与电压的关系一台隐极发电机经过一段线路向负荷供电,当有功功率一定时,发电机送到负荷的无功功率为:(1)当电势E为定值时,Q与V的关系如图1中的曲线1所示,负荷的无功电压特性如曲线2所示。

两条曲线的交点a(图上标的位置不符)确定了负荷的运行电压Va。

当负荷增加时,其无功电压特性如曲线2'所示。

若系统无功电源没有增加,则其特性依然为曲线1,则1与2'的交点为新的运行点,Va'为负荷的电压,可见由于无功功率的缺乏,导致负荷的运行电压下降。

若系统无功功率备用充足,发电机电势E增加,无功特性为曲线1',则有可能满足负荷的无功增加,从而保证了负荷的电压水平。

由此可见,系统的无功电源充足时,能满足较高电压水平下的无功平衡要求,系统就有较高的运行电压水平;反之,当系统无功功率电源不足时,运行电压水平就会偏低。

配电网无功电压优化运行控制方法

配电网无功电压优化运行控制方法

配电网无功电压优化运行控制方法摘要:配电网优化控制方法在理论上有许多控制方法,但是在实际应用过程中,因为有许多不确定因素,简化了约束条件,并进行综合考虑,从而实现优化运行的目的。

本文在配电自动化的基础上进一步阐述配电网优化控制的方法。

关键词:配电网;优化控制;方法一、配电自动化配电自动化系统的功能基本有5个方面即配电scada、故障管理、负荷管理、自动绘图规范设理,地理信息系统(am/fm/cis)和配电网高级应用。

同输电网的调度自动化系统一样,配电网的scada也是配电自动化的基础,只是数据采集的内容不一样,目的也不一样,配电scada针对变电站以下的配电网络和用户,目的是为da/dms提供基础数据。

但是,仅仅是配电scada的三遥功能,并不能称为配电自动化系统,必须在配电scada基础上增加馈线自动化(fa)功能。

馈线自动化的基本功能应包括馈线故障的自动识别、自动隔离、自动恢复。

配网故障诊断是一个复杂的问题,根据配网实际情况和故障情况的差别,诊断的步骤与方法不同。

诊断方案应适用于单相接地故障、相一相故障、相一相接地故障和三相故障。

使用范围为中性点不接地或小电流接地系统。

为了完成da的功能,配电scada除了可以采集正常情况下的馈线状态量,还应对故障期间的馈线状态进行准确的捕捉;除可进行人工远程控制,还应对馈线设备进行自动控制,以便实现故障的自动隔离和自动恢复。

二、配电网优化控制方法为了降低预想事故集中的扰动带来的损失,减少事故后的操作代价,使系统从不安全状态回到正常状态,所采取的一系列控制措施。

Www.如果系统进入紧急状态,此时进行的防止事故扩大的操作称为紧急控制,使系统进入待恢复状态。

对处于待恢复状态的系统,需要采取负荷转供和负荷切除等手段,以尽快的给尽可能多的失电负荷恢复电能供应。

本文将重点讨论恢复控制中的网络重构、电容器投切以及相关的综合优化方法。

1、配电网网络重构配电网网络重构是通过选择分段开关、联络断路器的开合状态,来改变网络的拓扑结构,以达到减少网损、平衡负荷、提高电压质量、实现最佳运行方式的目的。

农村有源配电网电压无功优化控制

农村有源配电网电压无功优化控制
1 农村有源配电网电压现状
2.1 目标函数
综合目标函数为 F=min[flost,fcost,fwaste,fvd] 在该式中,flost 表示线损函数 ;fcost 表示无功设备操作 费用函数 ;fwaste 表示分布式电源浪费函数 ;fvd 表示电压偏 差指标函数。 根据其综合目标函数,分别构建线损函数、无功设备 操作费用函数、分布式电源浪费函数与电压偏差指标函数。
中图分类号 :TM732
文献标志码 :A
近年来,随着电力需求的增加,我国面临的能源形势 相当严峻,尤其是农村地区原有的能源结构无法满足电 力增长的需求,为了有效地解决此类问题,在有些农村的 有源配电网中逐步接入了分布式电源,这种分布式电源 的出力具有间歇性、随机性与波动性的特征,增加了配电 网电压无功控制的难度,如果对其控制处理不到位,容易 出现配电网电压质量低、损耗高的现象。因此,需要对农 村有源配电网电压无功优化的控制方法加以研究,实现 分布式电源的无功调节,实现分布式电源与无功补偿的 统一。
因此,控制命令的执行过程中要遵循自下而上的原则。在
3.1 以电压调整为主,降损为辅
配电网电压无功优化控制中,这种无功判断与调整的方式 有效降低了网损,维持了配电网的稳定运行。
在农村配电网电压无功优化控制过程中,需要遵循 以电压调整为主、降损为辅的原则。在传统的配电网 无功优化中,很多电力人员将重点放在网损的减少等方 面,但是,降损必须在配电网安全与稳定运行的基础上 进行,必须在满足用户基本用电需求的基础上进行,否 则解决降损问题没有现实意义。对于电力用户来说,其 最为关心的是配电网是否满足其用电需求,其电能与电 压质量等是否与其实际需求相一致,网损的大小不是用 户关注的重点问题。在配电网电压无功优化的过程中, 要保证电压合格,必须调整控制命令,例如,可以使 控制命令在 1 个周期内同时完成分接头与补偿动作的调 整。而如果配电网中的分接头与补偿装置同时属于 1 个 设备,可以先进行分接头的调整,随后再进行动作补偿 的调整。

电力系统无功规划的原则与模型

电力系统无功规划的原则与模型

电力系统无功规划的原那么与模型引言电力系统无功规划是确保电力系统稳定运行的重要环节。

无功功率是电力系统中的一种重要电能形式,其主要用途是用来控制电压和无功功率分配。

本文将介绍电力系统无功规划的原那么与模型,以探讨如何合理规划电力系统中的无功功率。

无功功率的概念在电力系统中,无功功率是指电流与电压之间的相位差所引起的功率。

它并不直接提供能量,但对于电力系统的稳定运行和电压调节至关重要。

通常情况下,电力系统中的无功功率由电容器和电抗器来提供,以满足电压调节、电流平衡和电能因数校正等需要。

无功功率的合理分配可以降低输电损耗和改善电压质量,从而提高电力系统的运行效率。

无功规划的原那么1.电能质量优先:无功功率的规划应优先考虑电力系统的电能质量。

保持电压稳定和功率因数接近1是无功规划的首要目标。

2.经济性:无功规划应考虑本钱与效益的平衡,在满足电能质量要求的前提下,尽量减少系统的运行本钱。

3.稳定性:无功功率的规划应确保电力系统的稳定性,防止电压异常波动和潮流过载,减少系统故障发生的可能性。

4.适应性:无功规划应考虑到电力系统中各种运行模式的需求,并具备应对不同工况变化的灵巧性。

无功规划的模型无功规划的模型可以分为静态模型和动态模型两种。

1. 静态模型静态模型是一种基于潮流计算的无功规划方法。

在该模型中,首先对电力系统进行潮流计算,得到系统中各节点的电压、功率和功率因数等参数,然后根据无功功率的分配原那么,通过调整电容器和电抗器的容量和位置,优化系统的无功功率分配。

静态模型的优点是计算简单,结果可靠性高。

然而,它的缺点是未考虑系统的动态特性和负荷的变化,无法满足系统快速调整的需求。

2. 动态模型动态模型考虑了电力系统的动态特性,以及负荷的时变性。

在该模型中,通过建立电力系统的动态模型,模拟各种负荷变化和系统故障情况,预测系统响应和无功功率分配的变化,以制定合理的无功规划策略。

动态模型的优点是能够真实反映电力系统的运行状态,并考虑到负荷的变化,能够满足系统的快速调整需求。

电力系统的无功优化模型

由式1.1和式1.2可以看出,当有功功率和无功功率通过网络元件时,会造成有功 功率损耗。当输送的有功功率一定时,输送的无功功率越大,总的有功损耗就越大,反 之输送的无功功率越少时,总的有功损耗就越小。无功功率的流动是造成有功损耗增大 的直接原因。因此,为了降低电网中的有功损耗,必须尽量减少无功功率在电网中的流 动。
1.1.1无功功率对电力系统的影响
无功功率对电力系统的影响主要可以从电圧损耗和有功损耗两方面来考虑。
(1)无功功率与电压的关系
电力系统中的电圧水平与无功功率密切相关。系统中各种无功电源的无功功率输出 应能满足系统负荷和网络损耗在额定电圧下对无功功率的需求,否则电压就会偏离额定 值。在高压电力系统中,正常运行时输电线路两端的电压相位角差8比较小,可以认为cos^«1,111 <2 =V(V.cos0-V,)/X可知线路中传输的无功功率大小与线路两端电压幅值之差 成正比,无功功率将从节点电压高的一端流向节点电压低的一端。节点电压有效值的变 化,将使流经线路的无功功率随之发生变化,因此电力网中节点电压的变化会引起无功 功率潮流的变化。
2.2.2潮流计算的PQ分解法6
2.3电力系统中常用无功控制设备7
2.3.1发电机7
2.3.2并联电容器9
2.3.3并联电抗器10
2.3.4有载调压变压器10
3基于改进遗传算法的电力系统无功优化11
3.1遗传算法简介11
3.1.1遗传算法的原理11
3.1.2遗传算法的特点11
3.1.3简单遗传算法的数学模型和流程图12
3.2改进遗传算法12
3.2.1遗传编码的改进12
3.2.2保优算子14
3.2.3自适应交叉率和变异率14
3.2.4初始种群的生成15

配电网无功电压补偿优化及智能控制设计分析

______________________________________________信息记录材料2019年9月第20卷第9期(個息:拔术月应用〕配电网无功电压补偿优化及智能控制设计分析范晓帅(开滦(集团)有限责任公司唐山矿业分公司河北唐山063000)【摘要】当前煤矿企业在运行中对电网运行是否安全、经济、稳定是比较重视的,因为只有保证电网运行是安全、经济、稳定的,才能提高用电质量.在这样的背景下,电力系统实现无功电压集中控制成为当前研究的重点.本文选取电力系统中最常见的10kV以下配电网为研究对象,分析其无功电压优化及智能控制设计。

对无功电压优化进行简要介绍,给出具体的智能控制设计方案,旨在通过10kV以下配电网系统性能的提升,提高电力输送质量,提升系统经济能效.【关復词】10k V以下配电网;无功电压;智能控制设计【中图分类号】TM7【文献标识码】A【文章编号】1009-5624(2019)09-0167-021引言电力系统为生产最重要的基础设施支撑,随着用电量及供电质量要求的提升,煤炭生产行业不断研发优化电力系统运行效率的新技术。

2 1OkV以下配电网无功电压优化简介2.1优化数学建模数学建模是对1ORV以下配电网无功电压优化的基本操作,首先需要建立目标函数,并设计相应的约束条件。

目标函数的建立方法为:(1)以整个配电网最低有功损耗为基础,设立目标函数。

(2)以实现配电网无功损耗优化配置所需的成本最小为目标函数。

(3)以优化配置 带来配电网运行效益最大化为目标函数。

约束条件的建立方法为:(1)控制变量的潮流方程。

(2)控制变量的不等式。

(3)整个线路中电容器的容量不超过额定值。

(4)低压电容器每天内的投切次数小于额定值。

(5)供电端功率以及无功功率满足系统标准。

2.2优化算法简介10kV以下配电网无功电压优化算法可分为遗传算法和禁忌搜索算法两种。

其中,遗传算法指的是利用计算机对自然算法进行模拟,将目标问题转化成染色体,通过染色体的竞争,筛选出与计算条件最相适应的染色体,并计算得出最优解。

电力系统电压无功多目标的优化控制

电力系统电压无功多目标的优化控制电力系统电压与无功控制是保证电力系统稳定运行的关键环节之一,其优化控制对于提高电网能源利用率、降低电网损耗、提升电网安全性能、增强电网适应性等方面具有十分重要的意义。

传统的电力系统电压与无功控制主要采用基于经验和规则的控制策略,难以充分应对电网复杂实时状态下的控制需求,控制效果受到多种因素的制约,如变电站容量、负荷变化、电源电压波动等。

为了解决这些问题,多目标优化技术逐渐成为了电力系统电压无功控制优化的研究热点。

多目标优化控制通过寻找电力系统电压控制与无功控制之间的最优权衡关系,进而使得电网的运行效率与质量得到显著提升。

该优化控制技术主要通过建立电力系统的数学模型来对电网进行全局优化,通过寻找控制策略的最优解,达到提高电网能源利用率和降低电网损耗的目的。

电力系统多目标优化控制技术主要包括以下模块:1. 目标函数的建立多目标优化控制技术需要通过建立目标函数,以便对电力系统的各种电压和无功控制策略进行优化。

根据电力系统实际需求,目标函数可以从不同角度出发,如电网稳定性、电能质量、经济性、可靠性等,针对不同的目标需要建立不同的目标函数。

2. 优化算法的选择多目标优化控制技术需要依靠相应的求解算法来优化目标函数,保证电力系统电压与无功控制的效果最优。

主流优化算法包括遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等。

3. 系统建模与仿真电力系统多目标优化控制技术需要通过系统建模来对电网进行仿真分析,以验证优化控制策略的有效性和可行性。

仿真主要通过建立数学模型、搭建仿真平台,进行电网的状态分析等实现。

4. 控制策略的实施优化控制策略通过控制算法计算得出,需要通过具体的控制手段进行实施。

控制手段主要包括发电机、变压器、无功补偿器、STATCOM等,这些设备通过控制电流、电压、无功等信息进行电力系统的电压与无功控制。

总之,电力系统电压无功多目标优化控制技术是当前电力系统研究的前沿领域之一,通过建立电力系统数学模型,采用相应的多目标优化算法进行电网的全局优化,可以显著提高电网的能源利用率、降低电网损耗、增强电网稳定性能力,对于现代电力系统的运行质量和电网经济利益的保障具有十分重要的意义。

电力系统无功电压综合优化控制的数学模型

电力系统无功电压综合优化控制的数学模型苑少华【摘要】无功电压综合控制优化是保证电力系统最优运行的有效方法。

提出无功电压综合优化控制的系统要求,阐明无功电压综合优化控制的几种数学模型的建立,为电力系统无功电压综合优化控制的实现提供参考。

%Optimization of integrated control of reactive voltage is an effective way to ensure the optimal operation of power system. This article analyzes the system requirements for comprehensive optimization of reactive voltage control, and the establishment of several mathematical models in a bid to provide reference for the integrated optimization of reactive voltage of power system.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】2页(P47-48)【关键词】电力系统;无功优化;要求;数学模型【作者】苑少华【作者单位】辽宁省电力有限公司大连供电公司甘井子营业部,辽宁大连,116033【正文语种】中文【中图分类】TM714.3改善电压质量和降低网络功率损耗是电力系统永恒的工作任务之一。

影响电压和功率损耗的主要因素是线路中传输的无功功率,因此应避免通过线路和变压器等电气元件在电网中大量传送无功功率,可根据系统规定分地区分电压等级就地就近平衡无功功率,以实现全电网的经济安全运行。

无功电压优化即是在不同的运行方式下,调整设备控制状态,优化系统中无功分布,实现全系统最优运行的有效方法。

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电压无功控制优化及相关数学模型建立
摘要:提高电网系统供电的电能质量、降低网损、实现电网调度经济运行是供电部门的主要目标之一。

本文阐述了电压无功控制的数学模型,并介绍了九区控制等策略,就变电站电压无功控制模型及其控制策略进行了相关的阐述。

关键词:变电站;无功控制优化;模型建立
0 前言
目前电网中主要以变电站为单位进行就地调压和无功补偿控制。

通过调节有载调压变压器的分接头档位以及投切电容器组来实现电压的调节和无功功率的就地平衡。

常规的变电站电压无功综合控制系统是靠通过就地采集信息进行判断从而进行控制的。

这种控制模式对于本变电站来说,能够达到优化的目的,但就全局而言不一定合理。

为此,建立电压无功控制的数学模型具有重要的实际意义。

1 电压无功控制的数学模型
1.1 目标函数
以电网损耗最小、设备动作次数最少为目标,可建以下数学函数:
(1)全网电能损耗最小
,其中Ui =f2(K1…Ki,Q1…Qi)(1)
(2)设备动作次数最少
(2)
Ui——为变电站母线电压Ki——为变电站主变分接开关应处档位数
Qi——为变电站应投无功补偿容量KT——为主变当前分接开关档位数
Qc——为变电站所配电容器容量n——为变电站个数
1.2 约束条件
根据运行条件及状态,算法约束条件可定为:母线电压在规定的范围之内,功率因数合格,有载调压开关及电容器每天动作次数不越限。

2 电压无功控制算法
变电站电压无功综合控制是一个多变量,受很多实际情况和条件的约束,其控制规律无法用精确数学模型来描述。

传统的采用基于九区图的控制策略和方法,存在着某些区对控制的结果会产生投切振荡和装置频繁动作的现象以及其他一些缺陷,难以满足VQC对电压及无功进行优化控制的目标。

基于模糊逻辑控制的变电站电压无功控制方法,无功电压优化系统通过调用SCADA采集全电网实时运行数据,然后以全电网电能损耗最小为目标函数,利用解析算法、专家系统、数值分析等方法,求解主变分接开关最佳档位数、电容器最佳投入容量和电网最优运行电压等。

首先确定全电网电能损耗最小数值目标范围,在最小数值范围内,以母线电压不越限、电网无功功率因数合格、主变调压分接开关及电容投切开关动作次数最少为约束。

求解主变分接开关及电容开关动作次数最少时的解即为最优解。

算法的程序流程图如图1所示。

图1 计算程序流程图
3 电压无功控制策略
控制策略是电压无功调节准则,要有合理的控制策略才能将VQC实际投入运行。

以下是几种典型的控制策略。

(1)根据功率因数大小控制
按功率因数大小控制电压是以电网中反映电压与电流相位差的功率因数作为控制信号,控制并联电容器的投切,实现无功补偿。

该控制策略优点是简单易行,但功率因数的高低并不能直接反映无功缺额的大小,容易造成控制系统的投切振荡,影响控制系统的可靠性和使用寿命,也不利于电网和用户设备的安全运行。

(2)根据控按母线线电压高低控制
电网电压波动主要由无功功率波动引起。

对电压要求严格的枢纽变电站,仅以母线电压高低作为变电站无功自动调节的判据,未考虑保持无功基本平衡这个条件。

根据此判据构成的并联电容自动投切装置在部分变电站的运行结果表明,该方法的补偿效果较差。

(3)基于九区图的综合控制
早期的VQC装置都采用基于九区图(图2)的控制策略,控制装置根据系统的电压、无功、时间、负荷、开关量、有载调压变压器分接头档位和电容器组的投切开关状态等因素进行综合判定,根据实时数据判断当前的运行区域,写出控制策略,根据策略对有载主变的分接头进行调节及对并联补偿电容器组进行投切操作,以最优的控制顺序和最少的动作次数,使电压合格而无功功率因数接近1。

在九区图中,假设以电压合格优先策略,根据VQC调控要求,应将母线电压控制在规定合格范围之内,同时尽量将功率因数控制在其上下限之间,若不能使电压、无功同时满足要求,则优先保证电压合格。

基于九区图策略的VQC在一定程度上提高了母线的电压合格率,实现了无功的就地基本平衡,改善了变电站的功率因数降低了功率损耗,在一定程度上能满足为电站的运行要求。

传统的九区图法存在的主要缺陷是:
a.控制策略是基于固定的电压无功上下限而未考虑无功调节对电压的影响及其相互协调关系,这造成了控制决策的盲目和不确定性。

b.容易产生振荡现象。

系统在调档和投切电容时,并不能使系统运行点直接达到控制目标区域而是进入控制前所在区域的邻近区域,受邻近区域控制策略的作用影响,运行点又回到了控制前的区域。

c.九区图的控制策略应根据电网不同时段进行调整,但在九区图中电压和无功的上下限是随季节、峰谷期、时段变化而变的,不易调整,难于掌握。

d.由于实时系统的电压、无功及有功功率是随时变化的,九区图对电压流动的控制策略一般是在某一时期内固定的,因此,该策略对实时系统的适应性差。

(4)基于模糊逻辑的电压无功控制策略
由于变电站电压无功调节问题受时变性、运行条件和网络参数经常变化以及在许多条件下无功负荷不能精确给定的影响,其控制规律不能用一个统一的数学模型来描述。

而模糊理论正适用于解决不确定、有不同量纲、相互冲突的多目标优化问题,所以利用模糊算法可较有效求解变电站电压无功优化问题。

采用模糊控制算法一般遵循:确定控制器的输入输出信号、输入输出信号的模糊集、有载调压分接头和电容器组的控制规则以及确定模糊逻辑算法。

通过定义模糊集论域,把电压的偏差量处理为模糊语言变量,作为模糊控制器的输入,把表示控制程度的模糊语言变量作为输出。

现有一种可用于实时控制的双输入双输出的模糊控制器。

该控制器以电压偏差和无功偏差为输入,以作用于变压器分接头和电容
器投切的控制量为输出。

此外,还有研究提出了一种可以将控制系统解耦,对电压和无功的控制分别采用双输入双输出模糊控制器结构,并引入可变反时限的概念,使设备的动作次数更加合理。

但在综合控制时难免产生控制器配合误差。

模糊理论虽然适合处理由不确定性变量带来的问题,对被控对象参数变化不敏感存在着一些问题:
1) 信息简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低,如果提高精度必然增加量化数,从而导致规则搜索范围扩大,降低决策速度;
2) 缺乏集中的设计方法,不利于定义精确的控制目标;
3) 控制规则的选择、论域的选择、模糊集的定义、量化因子的选取等方面多采用试凑法,对复杂系统有时难以奏效。

(5)基于人工智能的电压无功控制
此外还有基于专家系统的电压无功控制策略由知识库和推理机构组成的专家系统,可根据某个领域的专家提供的该领域的知识进行推理,根据规则综合、智能地调节电压无功,模拟人类专家做出决策的过程。

4 实际控制中应考虑的问题
以往变电站的电压无功补偿是依靠运行值班人员手动调节(就地/远程),难以做到正确判断和及时操作,很难保证调节效果,并会增加调节操作次数,甚至有操作失误的危险,已不适应电力系统的发展需要。

而软件实现的VQC一般采用九区图控制策略。

由于九区图未考虑无功调节对电压的影响及电压调节对无功的影响,在实际使用时,存在电压无功控制中导致设备频繁动作的缺点。

同时,系统装置本身的问题也会影响系统的运行,装置应用中存在常见的问题:
(1)设备硬件问题
有些产品元器件质量不稳定,故障率较高,抗干扰性差;如调档板经常损坏、采样输入及时钟系统误差较大等;部分元件容易损坏,导致整组VQC退出运行。

外围设备如变送器误差大,早期电容器组投退操作机构及变压器调压分接头操作机构在动作次数多时有误动或拒动现象。

(2)设备功能问题
个别产品对复杂运行方式的适应性差,有些未能实现真正的电压无功综合调节;部分产品人机界面、保护锁闭(如调压分接头操作机构防滑连动、防电容器组投退操作机构拒动)功能较差;电压变化幅值整定过小,出现频繁调压现象;由于电容器三相不平衡,造成零序电流保护动作频繁,经常闭锁VQC装置。

变电站是整个电力系统网络的一个节点,其电压质量水平和无功潮流与系统是相互影响的,因此,一个完善的控制策略,在控制策略上VQC装置必须满足变电站调节电压及平衡无功的要求,同时要服从系统运行的需要,执行调度通过远动信号的指令,发出动作信号或者闭锁信号。

随着电压无功自动控制技术的不断完善和深入应用,在系统的安全经济运行、降低网损、提高电能质量中,电压无功自动控制装置作为数字变电站应用的一个方面,它的的应用与推广将是今后的发展趋势。

5 结束语
针对近年来国内外典型的电压/无功控制策略进行总结与评述,分析了电压无功控制的数学模型和控制算法,对各种算法的有缺点进行了剖析,并给出了各种算法的相应流程,分析比较了其设计思想、调节判据及各自的优缺点;并结合电压稳定性、自动电压控制技术的最新发展,就电压无功控制策略进行了综述。

参考文献
[1] 赵虎,孙健利,刘沛.基于BP神经网络和模糊动态规划的变电站无功/电压控制方法[J].自动化技术与应用,2001,(5).
[2] 徐晓燕,刘小明.电压无功功率自动控制器动作判据[J].江苏电机工程,2001,20(4).。

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