浅议变电站电压无功智能综合控制策略

2016-03-14河钢宣钢公司设备能源部尹燕民

电子世界 2016年16期

河钢宣钢公司设备能源部　尹燕民

浅议变电站电压无功智能综合控制策略

河钢宣钢公司设备能源部尹燕民

本文立足宣钢变电站实际情况，在广泛查阅资料的基础上，分析了电压无功综合控制采用的调节判据和控制策略，并在此基础上分析了各种控制策略的优劣；同时，本文介绍了电压无功综合控制的具体实现方法。通过对这两个关键问题的研究，可以推动智能化电压无功综合控制策略的钢铁企业的应用，提高电压无功综合控制水平。

电压无功综合控制；控制策略；模糊控制；实现方式

1.引言

宣钢内部的变电站大部分建设于2005年左右，随着电力系统规模的不断扩大以及电力自动化技术的持续发展，宣钢也不断地对变电站自动化设备进行升级改造。但是在电压无功综合控制方面，却仍然与系统运行的实际要求有着较大的差距。目前采用的仍然是依靠调度指令来投入退出电容器组来维持功率因数的单纯功率因数控制策略，已经不能满足生产线对电压质量的要求，因此，探讨变电站电压无功综合控制策略，对于提高变电站电压无功综合控制水平有着重要的现实意义。

2.电压无功综合控制采用的控制策略分析

（1）固定边界的变电站电压无功综合控制

采用这种控制策略，要根据电压和无功数值的上、下限来将电压无功平面坐标系分成九个矩形区域，并且针对不同的区域制定对应的控制策略。在对系统进行控制时，要根据当前系统运行区间对应的控制策略来对有载调压变压器和并联电容器组进行操作，并根据操作后的结果进行观察，直到达到用户设定的目标值。采用这种控制方法克服了传统单独电压判据下进行调节对系统无功补偿功率的影响，也在很大程度上避免了传统调节方式下电容器组经常出现错误投切的缺点。但是基于固定边界的电压无功综合控制在制定控制策略时，不能充分体现出无功功率增减对电压的影响，运算分析信息过于随机和分散，这就导致控制策略存在很大的盲目性和不确定性，最显著的表现就是设备需要频繁投切来完成调节，严重影响了设备的使用寿命，增加了设备的故障率。

（2）基于专家系统的变电站电压无功综合控制

专家系统是建立在对专家解决问题的过程进行模拟的基础上设计的计算机程序，它非常适合应用在没有确切数学模型和算法的研究对象上，这些研究对象往往可以利用专家的经验知识，结合历史调控过程及数据，通过自启发方式来进行解决。电力系统电压无功综合控制过程中，有经验的调度员通常能够根据自己掌握的调节计算知识以及操作经验来制定系统调节策略，实际证明，这些策略控制的效果也比较好。专家系统运用在电压无功综合控制中，依靠控制装置中已经存储的变电站历次进行系统电压无功控制的数据，通过分析当前系统所处的运行状态，在历史数据库中搜索与之对应的控制策略，从而实现对系统的良好控制。通过专家系统的应用和发展，已经对专家系统在动作策略的修改和对变电站负荷变化的自动适应方面有了很大的改善，使得专家系统能够较好的满足电压无功综合控制的需求，但是，专家系统本身存在的对知识的获取渠道单一同时表达不够完备，以及接口不友好等缺点，其发展仍然受到制约。

（3）基于模糊理论的变电站电压无功综合控制

模糊控制理论非常适合运用在解决量纲不同且目标相互冲突的优化问题上，在电力系统电压无功综合控制调节时，电压的变化和无功的变化相互影响，若采用模糊控制策略进行控制，可以在无功调节判据中引入电压的变化量，将原先基于固定边界的无功功率变为基于模糊无功边界，这样的控制策略下，无功控制的边界为两条斜率随电压变化而改变的斜线，电压无功能够实现动态平衡，避免出现无功调节震荡现象，可以减少开关设备的动作次数，提高开关设备动作的准确性。利用模糊理论制定电压无功调节的策略，建立一个两输入两输出的模糊控制系统，输入变量应该选取二次侧电压和系统无功功率的偏差量，输出量为驱动变压器分接头以及补偿电容器组的投切开关。在整个控制策略的实现过程中，如何选择无功和电压的隶属度函数以及电压无功的控制方法是存在的难点。

3.电压无功综合控制的具体实现方法

在实际运用中变电站电压无功综合控制系统（简称VQC）可以采用多种不同的方式来实现，按照实现方式可以概括为以下三种。

（1）自动化系统后台软件VQC

该种电压无功软件综合控制系统是在变电站综合自动化系统中实现的，对电压无功的控制作为综合自动化系统的一个模块，在这种模式下，VQC系统的输入输出回路可以完全依靠综合自动化系统的输入输出模块。这种实现方式的优点就是无需增加硬件投资，就可减少系统投入所需要的硬件投资和施工内容，降低投资费用；缺点就是VQC依赖于变电站综合自动化系统的网络和电气硬件回路，在综合自动化系统进行系统操作或者调试时，VQC系统无法正常运行。另外，因为要涉及到从综合自动化系统数据库中调用所需要的数据，一定程度上还受到系统延时的影响，不能完全满足系统的闭锁速度要求。

（2）自动化系统网络VQC

这种VQC系统与后台软件系统VQC在硬件回路上结构相同，都是在变电站综合自动化系统的基础上建立的，但是自动化网络VQC在此基础上增加了单独用于VQC控制的中央处理单元，中央处理单元通过内置的控制系统来完成数据的调用、分析和控制逻辑输出，在处理速度上得到了较大程度的提升。这种VQC系统的可靠性受到综合自动化系统输入输出单元、网络通信单元和VQC主机的影响。如果VQC主机采用的电脑可以提供的存储器容量有限，则整个系统的参数设置和调试就比较困难。

（3）自带输入输出系统的VQC

这种VQC在系统结构上不依赖变电站综合自动化系统，在软件、硬件上都实现了完全的独立性，依靠自身建立起来的输入输出系统和通信系统，在对变电站进行电压无功综合控制时可以依赖稳定、独立的通信单元实现快速反应，同时依赖自身硬件实现快速闭锁和操作输出。这种VQC系统的数据采集实现了独立性，大大提高了系统运行的可靠性。但是这种VQC系统的建立需要增加输入输出通信设备，在功能实现的整体投资上增加幅度较大，同时，整个系统的安装难度也远远高于前两种。