电网AVC 模糊控制理论应用研究

付宁 FU Ning

（内蒙古电力公司乌兰察布电业局，乌兰察布 012000）

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

0 引言

传统的控制方法需要建立控制系统的数学模型。但是在现实中，有的控制系统因结构复杂没办法建立模型，传统的控制方法不奏效。于是研究者基于人对被控对象的操作经验设计了一套模糊控制理论。我们不必了解被控对象的数学模型，只需借助实践经验就能实现控制目标。而地调AVC 控制是一个具有非线性和多变量控制系统，采用传统的九区控制方法虽然能够基本实现控制电压稳定的目标，但其没有考虑到无功对电压的影响，在实际使用过程中容易造成电容器频繁投切以及变压器分接头频繁调整的问题。而根据十一区控制理论，采用模糊控制技术根据日常操作的经验，判断是否进入振荡区，实现特定的操作可以达到简化过程、精确控制的目的。

本文根据无功调节的十一区控制原理，结合模糊控制思想，设计了基于十一区控制理论的地调AVC 模糊控制系统。仿真结果表明，该地调AVC 模糊控制系统具有减少调节设备动作次数，控制曲线平滑的优点，完全满足电力系统可靠性、实时性的要求。

1 无功电压控制

1.1 无功电压控制的原理 无功电压控制目标采用基于九区图的控制策略。如图1所示。

图1 九区图

九区图各区域具体的综合控制策略如图2所示。

1.2 考虑变压器和电容器动作延时的模糊控制系统 在变压器和电容器动作无延时的模糊控制系统是基于理想状态设计的。在现实中，变压器和电容器都是在机械部件的带动下动作，因此一般会延时十几分钟。为控制变压器、电容器的动作次数，研究时考虑把电压和无功平面细分为九个区，基于电压和无功在电压和无功平面上所处的位置设计控制规则，使原来的九区控制图变成现在的十一区图。

图2 九区图各区域的控制策略

2 模糊控制

本文根据无功调节的十一区控制原理，结合模糊控制思想，设计了基于十一区控制理论的地调AVC 模糊控制系统。在本系统中，根据人的实际经验操作及推理可以如下规则如下：eu 越大，eq 越大，输出U 中变压器档位降低就越大，投入电容就越多；eu 越小，eq 越小，输出U 中变压器档位升高就越大，切除电容就越多；eu 为零，eq 为零，输出U 中变压器档位不变，电容没有操作；eu 为5档，eq 为5档，进行组合后得到25条控制规则（括号部分为档位操作输出，不带括号的为电容操作输出），得到规则表如表1所示。

表1 地调AVC 控制模糊规则表

3 模糊控制的地调AVC 控制系统

基于模糊控制的地调AVC 控制系统由主站控制系统、数据实时采集系统、通信系统、站内控制系统组成；其中采集系统由主站SCADA 系统和站内的RTU 组成，通信系统由调度数据网或专线组成、主站控制系统由基于模糊控制的AVC 控制模块组成的AVC 控制系统，子站控制系统由变电站VQC、电容补偿设备、变压器分接头组成，它们共同构成完整的地调AVC 控制系统。

其工作过程为变电站的RTU 采集站内遥测、遥信、遥调、遥控等四遥信息，经过调度数据网或专线上传至主站的SCADA 系统，主站的AVC 控制系统通过SCADA 系统读取实时数据，将数据送到基于模糊控制的AVC 控制模块，该模块对母线电压和主变高压侧无功进行处理，经过模糊化、模糊控制规则、模糊决策、反模糊化等过程，得出控制信号，通过主站SCADA 系统、调度数据网或专线、将信息下发到变电的RTU 装置，在变电站内，通过RTU 装置，将该指令下发到站内的VQC，通过控制变电站内的电容补偿装置和变压器分接头，控制站内的无功和电压。当主站的AVC 系统出现问题时或通信出现问题时，站内可以通过独立的VQC 对无功和电压进行控制，达到控制电压和无功的目的。

4 结果分析

本文以乌兰察布电业局的地调AVC 控制系统为例，选择桥西站进行模拟分析当电压控制范围为10kV-10.7 kV 时，没有投入AVC 时，电压低于10kV，为9.8kV；投入AVC 控制系统时，对9.8kV 的母线电压进行补偿调节，将电压调节到10kV-10.5kV 之间，其电压经过调节后符合设定要求。当主变高压侧功率因数设定为0.93-0.98之间时，在没有投入AVC 时，功率因数为0.90时，没有进行补偿；当AVC 投入运行时，将功率因数由0.90补偿到0.93-0.98之间达到了预期的目的。

同时，电压为10.1kV、功率因数为0.89，此时该调节区进入6区，由于采用了模糊控制的有效的控制了变压器分接头和电容器短时间内频繁投切动作，避免了在6区时可能出现的振荡现象，保证了电压和无功在合格范围内，达到了预期设计的效果。

5 结论

本文根据自动电压控制理论，采用模糊控制理论，结合电压控制中的11区图，进行了基于模糊控制的电压控制系统设计，仿真结果表明，在电压和功率因数低于设计范围时，能够自动进行电压调节和无功补偿，达到设计要求，特别是在系统进行传统控制的6区，易出现振荡时，能够采取有效措施，避免了系统出现振荡现象，保证了系统的安全性、稳定性、可靠性，满足了地调AVC 控制的要求，具有良好的推广价值。

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