付寧 FU Ning

（內(nèi)蒙古電力公司烏蘭察布電業(yè)局，烏蘭察布 012000）

（Ulaanchab Electric Power Supply Bureau，Inner Mongolia Electric Power Company，Ulaanchab 012000，China）

0 引言

傳統(tǒng)的控制方法需要建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。但是在現(xiàn)實中，有的控制系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜沒辦法建立模型，傳統(tǒng)的控制方法不奏效。于是研究者基于人對被控對象的操作經(jīng)驗設(shè)計了一套模糊控制理論。我們不必了解被控對象的數(shù)學(xué)模型，只需借助實踐經(jīng)驗就能實現(xiàn)控制目標。而地調(diào)AVC 控制是一個具有非線性和多變量控制系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的九區(qū)控制方法雖然能夠基本實現(xiàn)控制電壓穩(wěn)定的目標，但其沒有考慮到無功對電壓的影響，在實際使用過程中容易造成電容器頻繁投切以及變壓器分接頭頻繁調(diào)整的問題。而根據(jù)十一區(qū)控制理論，采用模糊控制技術(shù)根據(jù)日常操作的經(jīng)驗，判斷是否進入振蕩區(qū)，實現(xiàn)特定的操作可以達到簡化過程、精確控制的目的。

本文根據(jù)無功調(diào)節(jié)的十一區(qū)控制原理，結(jié)合模糊控制思想，設(shè)計了基于十一區(qū)控制理論的地調(diào)AVC 模糊控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，該地調(diào)AVC 模糊控制系統(tǒng)具有減少調(diào)節(jié)設(shè)備動作次數(shù)，控制曲線平滑的優(yōu)點，完全滿足電力系統(tǒng)可靠性、實時性的要求。

1 無功電壓控制

1.1 無功電壓控制的原理 無功電壓控制目標采用基于九區(qū)圖的控制策略。如圖1所示。

圖1 九區(qū)圖

九區(qū)圖各區(qū)域具體的綜合控制策略如圖2所示。

1.2 考慮變壓器和電容器動作延時的模糊控制系統(tǒng) 在變壓器和電容器動作無延時的模糊控制系統(tǒng)是基于理想狀態(tài)設(shè)計的。在現(xiàn)實中，變壓器和電容器都是在機械部件的帶動下動作，因此一般會延時十幾分鐘。為控制變壓器、電容器的動作次數(shù)，研究時考慮把電壓和無功平面細分為九個區(qū)，基于電壓和無功在電壓和無功平面上所處的位置設(shè)計控制規(guī)則，使原來的九區(qū)控制圖變成現(xiàn)在的十一區(qū)圖。

圖2 九區(qū)圖各區(qū)域的控制策略

2 模糊控制

本文根據(jù)無功調(diào)節(jié)的十一區(qū)控制原理，結(jié)合模糊控制思想，設(shè)計了基于十一區(qū)控制理論的地調(diào)AVC 模糊控制系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，根據(jù)人的實際經(jīng)驗操作及推理可以如下規(guī)則如下：eu 越大，eq 越大，輸出U 中變壓器檔位降低就越大，投入電容就越多；eu 越小，eq 越小，輸出U 中變壓器檔位升高就越大，切除電容就越多；eu 為零，eq 為零，輸出U 中變壓器檔位不變，電容沒有操作；eu 為5檔，eq 為5檔，進行組合后得到25條控制規(guī)則（括號部分為檔位操作輸出，不帶括號的為電容操作輸出），得到規(guī)則表如表1所示。

表1 地調(diào)AVC 控制模糊規(guī)則表

3 模糊控制的地調(diào)AVC 控制系統(tǒng)

基于模糊控制的地調(diào)AVC 控制系統(tǒng)由主站控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、站內(nèi)控制系統(tǒng)組成；其中采集系統(tǒng)由主站SCADA 系統(tǒng)和站內(nèi)的RTU 組成，通信系統(tǒng)由調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)或?qū)＞€組成、主站控制系統(tǒng)由基于模糊控制的AVC 控制模塊組成的AVC 控制系統(tǒng)，子站控制系統(tǒng)由變電站VQC、電容補償設(shè)備、變壓器分接頭組成，它們共同構(gòu)成完整的地調(diào)AVC 控制系統(tǒng)。

其工作過程為變電站的RTU 采集站內(nèi)遙測、遙信、遙調(diào)、遙控等四遙信息，經(jīng)過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)或?qū)＞€上傳至主站的SCADA 系統(tǒng)，主站的AVC 控制系統(tǒng)通過SCADA 系統(tǒng)讀取實時數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送到基于模糊控制的AVC 控制模塊，該模塊對母線電壓和主變高壓側(cè)無功進行處理，經(jīng)過模糊化、模糊控制規(guī)則、模糊決策、反模糊化等過程，得出控制信號，通過主站SCADA 系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)或?qū)＞€、將信息下發(fā)到變電的RTU 裝置，在變電站內(nèi)，通過RTU 裝置，將該指令下發(fā)到站內(nèi)的VQC，通過控制變電站內(nèi)的電容補償裝置和變壓器分接頭，控制站內(nèi)的無功和電壓。當主站的AVC 系統(tǒng)出現(xiàn)問題時或通信出現(xiàn)問題時，站內(nèi)可以通過獨立的VQC 對無功和電壓進行控制，達到控制電壓和無功的目的。

4 結(jié)果分析

本文以烏蘭察布電業(yè)局的地調(diào)AVC 控制系統(tǒng)為例，選擇橋西站進行模擬分析當電壓控制范圍為10kV-10.7 kV 時，沒有投入AVC 時，電壓低于10kV，為9.8kV；投入AVC 控制系統(tǒng)時，對9.8kV 的母線電壓進行補償調(diào)節(jié)，將電壓調(diào)節(jié)到10kV-10.5kV 之間，其電壓經(jīng)過調(diào)節(jié)后符合設(shè)定要求。當主變高壓側(cè)功率因數(shù)設(shè)定為0.93-0.98之間時，在沒有投入AVC 時，功率因數(shù)為0.90時，沒有進行補償；當AVC 投入運行時，將功率因數(shù)由0.90補償?shù)?.93-0.98之間達到了預(yù)期的目的。

同時，電壓為10.1kV、功率因數(shù)為0.89，此時該調(diào)節(jié)區(qū)進入6區(qū)，由于采用了模糊控制的有效的控制了變壓器分接頭和電容器短時間內(nèi)頻繁投切動作，避免了在6區(qū)時可能出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象，保證了電壓和無功在合格范圍內(nèi)，達到了預(yù)期設(shè)計的效果。

5 結(jié)論

本文根據(jù)自動電壓控制理論，采用模糊控制理論，結(jié)合電壓控制中的11區(qū)圖，進行了基于模糊控制的電壓控制系統(tǒng)設(shè)計，仿真結(jié)果表明，在電壓和功率因數(shù)低于設(shè)計范圍時，能夠自動進行電壓調(diào)節(jié)和無功補償，達到設(shè)計要求，特別是在系統(tǒng)進行傳統(tǒng)控制的6區(qū)，易出現(xiàn)振蕩時，能夠采取有效措施，避免了系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，保證了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，滿足了地調(diào)AVC 控制的要求，具有良好的推廣價值。

[1]石辛民，郝整清.模糊控制及其MATLAB 仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2]王立新.模糊系統(tǒng)與模糊控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[3]王士政.電力系統(tǒng)運行控制與調(diào)度自動化[M].北京:中國電力出版社，2008:132-150.

[4]王士政.電力調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社，2006:188-203.

[5]陳衍.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：中國電力出版社,2007:67-96.