導(dǎo)語(yǔ)：論輻射式電網(wǎng)無功電壓一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：

本文介紹一種適合于輻射式電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化集中控制的實(shí)用方法。這種方法避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算，依據(jù)專家系統(tǒng)產(chǎn)生式規(guī)則，結(jié)合模糊理論的原理，形成系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)，推理無功電壓優(yōu)化集中控制的結(jié)論，達(dá)到實(shí)用、高效、能在線應(yīng)用的目的。

1引言

線損是反映供電企業(yè)管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，減少線路無功負(fù)荷的輸送、實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷的就地平衡是降低線損的重要手段；電壓是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平的重要體現(xiàn)。同時(shí)，線損指標(biāo)和電壓合格率也是建設(shè)一流供電企業(yè)的必備條件和重要考核指標(biāo)。因此，通過對(duì)無功電壓的優(yōu)化控制以減少網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓質(zhì)量，具有特別重要的意義。

變電站電壓無功控制的目標(biāo)是控制低壓母線電壓和流經(jīng)主變壓器的無功潮流。一方面，有載調(diào)壓分接頭通常用來維持二次側(cè)電壓在額定電壓的附近，當(dāng)電壓越限時(shí)，相應(yīng)地調(diào)節(jié)分接頭；另一方面，根據(jù)主變流過的無功來決定電容器的投切。在這種控制策略下，電容器和有載變壓器分接頭被單獨(dú)使用來分別控制流經(jīng)主變壓器的無功潮流盡可能小和母線二次側(cè)電壓盡量維持在期望電壓值的附近。然而投切電容器會(huì)影響母線電壓且引起分接頭的動(dòng)作太多，調(diào)節(jié)有載變壓器分接頭也會(huì)影響系統(tǒng)的無功潮流。這樣，有必要協(xié)調(diào)電容器投切和分接頭調(diào)節(jié)。近年來，隨著變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展，母線電壓、流過主變壓器的有功和無功、電容器的開/合狀態(tài)、有載變壓器的分接頭位置可以連續(xù)地監(jiān)測(cè)和記錄，利用這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)優(yōu)化控制分接頭位置和電容器狀態(tài)。

本文介紹Power2000型“電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制綜合管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)采用專家系統(tǒng)和模糊理論來體現(xiàn)電壓無功優(yōu)化控制的規(guī)則，而不對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算，從實(shí)用性角度出發(fā)，是實(shí)現(xiàn)無功電壓優(yōu)化控制調(diào)節(jié)的新方法。

2無功電壓優(yōu)化控制模型

輻射電網(wǎng)無功電壓控制模型需要考慮到1天24小時(shí)內(nèi)電網(wǎng)中所有變電站二次母線電壓盡可能接近給定值(10pu)，同時(shí)電網(wǎng)網(wǎng)損盡可能小。除了各節(jié)點(diǎn)電壓的上、下限約束外，由于頻繁調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器會(huì)降低它們的壽命期望值，約束條件中還考慮到了最大允許變壓器分接頭調(diào)節(jié)次數(shù)和電容器投切次數(shù)。輻射電網(wǎng)無功電壓控制模型如下：

(1)

(i=1,2,…24小時(shí)，j=1,2,…n；n為電網(wǎng)中同時(shí)具有有載調(diào)壓變壓器和電容器的變電所個(gè)數(shù)。)

(2)

約束條件為：

公式(2)中：J1是為了保證一天24小時(shí)內(nèi)某變電站二次母線電壓盡可能保持在給定值(10－107pu)附近；J2是為了保證流經(jīng)主變無功潮流盡可能小，從而使主變損耗得到降低；J3是為了使得變壓器分接頭動(dòng)作次數(shù)盡可能?。籎4是為了使得電容器動(dòng)作次數(shù)盡可能小。

為了獲得理想的優(yōu)化控制結(jié)果，采取專家系統(tǒng)和模糊理論來找到一個(gè)合適的電容器投切和分接頭調(diào)節(jié)的調(diào)度方案，以致電網(wǎng)中n個(gè)變電所的二次側(cè)母線電壓和主變無功潮流達(dá)到滿意程度。硬約束條件包括n個(gè)變電所的變壓器分接頭一天最大允許動(dòng)作次數(shù)KT，電容器最大允許投切次數(shù)KC，節(jié)點(diǎn)電壓限制，即所有節(jié)點(diǎn)(根節(jié)點(diǎn)除外)電壓都不能越上限Vmax(107pu)和下限Vmin(10pu)，主變無功潮流允許并實(shí)現(xiàn)倒送不超過某一指定值。

3模糊系統(tǒng)及應(yīng)用

模糊系統(tǒng)是專家系統(tǒng)與模糊理論的結(jié)合。一般地講，專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域的專家提供的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬專家的決策過程，以解決那些需要專家決策的復(fù)雜問題。而模糊理論是將經(jīng)典集合理論模糊化，并引入語(yǔ)言變量和近似推理的模糊邏輯，具有完整的推理體系的智能技術(shù)。

本文采用的知識(shí)表示方式是產(chǎn)生式規(guī)則的系統(tǒng)，即把主變壓器分接頭調(diào)節(jié)、電容器動(dòng)作以及運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)用規(guī)則表示出來，形成調(diào)度的專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，進(jìn)而根據(jù)電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)信息對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行推理，獲得電壓無功優(yōu)化控制的結(jié)論。

產(chǎn)生式規(guī)則用于表示具有因果關(guān)系的知識(shí)，其基本形式如下：

IFPTHENQ

其中：P代表一組前提或狀態(tài)，Q代表若干結(jié)論或動(dòng)作。其含義是如果前提P得以滿足，即為“真”，則可得出結(jié)論Q或Q所規(guī)定的動(dòng)作。

為方便述說，下面舉幾個(gè)例子，可以更清楚地理解產(chǎn)生式規(guī)則記錄形式化的原理和過程。

例如在系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)有如下規(guī)則集：

(1)前提：實(shí)施全網(wǎng)優(yōu)化調(diào)節(jié)電壓，獲得以最少的變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)，達(dá)到了最大面積地提高電壓合格率，避免了多變電所多主變同時(shí)調(diào)節(jié)主變分接開關(guān)引起的分接開關(guān)調(diào)節(jié)振蕩。

狀態(tài)：假設(shè)無功功率流向合理，當(dāng)某變電所低壓側(cè)母線電壓偏離合格范圍時(shí)；

結(jié)論：分析同電源同電壓級(jí)變電所和上級(jí)變電所電壓情況，自行決定是調(diào)節(jié)本變電所主變分接開關(guān)檔位還是調(diào)節(jié)上級(jí)電源變電所主變分接開關(guān)檔位。

(2)前提：實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償，最大限度地實(shí)現(xiàn)無功功率分層平衡和就地平衡。

狀態(tài)：假定地區(qū)電力網(wǎng)內(nèi)各級(jí)變電所電壓處在合格范圍之內(nèi)，

結(jié)論：在不向上一級(jí)電壓等級(jí)電網(wǎng)倒送無功的前提下，實(shí)現(xiàn)本級(jí)電力網(wǎng)內(nèi)無功流向合理，允許并實(shí)現(xiàn)無功功率倒送。

(3)前提：實(shí)現(xiàn)無功電壓綜合控制，確保電容器最大投入。

狀態(tài)：當(dāng)變電所母線電壓偏高時(shí)，

動(dòng)作：先調(diào)低主變分接開關(guān)檔位，達(dá)不到要求時(shí)，再切電容器；

狀態(tài)：當(dāng)變電所母線電壓偏低時(shí)，

動(dòng)作：先投電容器，再調(diào)升主變分接開關(guān)檔位。

由于專家系統(tǒng)的容錯(cuò)能力較差，在某些前提下很難取得明顯的結(jié)論。本文引入模糊理論，將專家系統(tǒng)與模糊理論結(jié)合起來，對(duì)知識(shí)進(jìn)行模糊推理得以改善，增強(qiáng)處理不正確性的能力。本文中給出了輻射電網(wǎng)無功電壓控制模型中各個(gè)模糊變量的隸屬函數(shù)，而在系統(tǒng)規(guī)則集的設(shè)計(jì)過程中結(jié)合各個(gè)模糊變量的隸屬函數(shù)，推理出一個(gè)滿意的結(jié)論。

4實(shí)例分析

目前，輻射式地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化集中控制系統(tǒng)已在山東泗水縣電力局使用，運(yùn)行穩(wěn)定、動(dòng)作準(zhǔn)確。下面就該局運(yùn)行所帶來的效益加以分析，以證明系統(tǒng)的正確性和實(shí)用性。

泗水電網(wǎng)包括1個(gè)220kV變電所、2個(gè)110kV變電所、6個(gè)35kV變電站，從2001年12月開始，其無功電壓全部由Power2000型“電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制綜合管理系統(tǒng)”控制運(yùn)行。此控制更有利于全網(wǎng)無功補(bǔ)償容量的合理使用，保證了電容器的最大投入，輸電網(wǎng)損大幅度下降。

①降低線損

現(xiàn)統(tǒng)計(jì)2002年1－3月網(wǎng)損，并與去年同期相比較，結(jié)果列表如下：

從上表統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出，今年1－3月份比去年同期共計(jì)節(jié)電5589萬千瓦時(shí)，全年累推節(jié)電約22356萬千瓦時(shí)，約合人民幣8495萬元。

本控制系統(tǒng)如果大面積推廣，其降損效益是可想而知的。

②提高用戶電壓合格率

本控制系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)以電壓合格為約束條件，最大范圍地保證了電壓合格率。

從列表看出，變電所A點(diǎn)電壓合格率的提高，促成了用戶端B、C、D電壓合格率的提高。

③設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析

(1)、由于實(shí)施全網(wǎng)優(yōu)化調(diào)節(jié)電壓，主變分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)由以前的每臺(tái)每天平均10次，降低到目前的每臺(tái)每天平均5次，電壓合格率提高118個(gè)百分比點(diǎn)。

實(shí)施電壓偏上、偏下限運(yùn)行后，主變分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)每臺(tái)每天平均8次。

(2)、由于實(shí)施全網(wǎng)無功補(bǔ)償容量調(diào)節(jié)和電壓無功綜合優(yōu)化控制，變電所10kV電容器每臺(tái)每天投切次數(shù)由以前的平均2次增加到現(xiàn)在的平均4次。實(shí)現(xiàn)了無功功率分層和就地平衡，提高了地區(qū)受電力率。泗水電網(wǎng)峰期力率由以前的091提高到目前的097。

5結(jié)論

Power200型“電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制綜合管理系統(tǒng)”以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)最小網(wǎng)損為目標(biāo)，通過調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，在基于SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在線控制各變電站的有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)節(jié)、電容器的投退。該系統(tǒng)最終可控制28座變電站，完全滿足一般縣局的需求，且相對(duì)投資較低，變電站現(xiàn)場(chǎng)無需改動(dòng)接線，減少了維護(hù)量。應(yīng)用結(jié)果表明，該方法是有效的，具有良好的實(shí)用價(jià)值和推廣前景。