電網(wǎng)AVC 模糊控制理論應(yīng)用研究

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(shí)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(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)就能實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。而地調(diào)AVC 控制是一個(gè)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(shí)現(xiàn)控制電壓穩(wěn)定的目標(biāo)，但其沒有考慮到無功對電壓的影響，在實(shí)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(yàn)，判斷是否進(jìn)入振蕩區(qū)，實(shí)現(xiàn)特定的操作可以達(dá)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(jì)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(dòng)作次數(shù)，控制曲線平滑的優(yōu)點(diǎn)，完全滿足電力系統(tǒng)可靠性、實(shí)時(shí)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(biāo)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(dòng)作延時(shí)的模糊控制系統(tǒng) 在變壓器和電容器動(dòng)作無延時(shí)的模糊控制系統(tǒng)是基于理想狀態(tài)設(shè)計(jì)的。在現(xiàn)實(shí)中，變壓器和電容器都是在機(jī)械部件的帶動(dòng)下動(dòng)作，因此一般會(huì)延時(shí)十幾分鐘。為控制變壓器、電容器的動(dòng)作次數(shù)，研究時(shí)考慮把電壓和無功平面細(xì)分為九個(gè)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(jì)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(jì)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(shí)際經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(shí)時(shí)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(bǔ)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(shí)時(shí)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(jìn)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(bǔ)償裝置和變壓器分接頭，控制站內(nèi)的無功和電壓。當(dāng)主站的AVC 系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)或通信出現(xiàn)問題時(shí)，站內(nèi)可以通過獨(dú)立的VQC 對無功和電壓進(jìn)行控制，達(dá)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(jìn)行模擬分析當(dāng)電壓控制范圍為10kV-10.7 kV 時(shí)，沒有投入AVC 時(shí)，電壓低于10kV，為9.8kV；投入AVC 控制系統(tǒng)時(shí)，對9.8kV 的母線電壓進(jìn)行補(bǔ)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(dāng)主變高壓側(cè)功率因數(shù)設(shè)定為0.93-0.98之間時(shí)，在沒有投入AVC 時(shí)，功率因數(shù)為0.90時(shí)，沒有進(jìn)行補(bǔ)償；當(dāng)AVC 投入運(yùn)行時(shí)，將功率因數(shù)由0.90補(bǔ)償?shù)?.93-0.98之間達(dá)到了預(yù)期的目的。

同時(shí)，電壓為10.1kV、功率因數(shù)為0.89，此時(shí)該調(diào)節(jié)區(qū)進(jìn)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(shí)間內(nèi)頻繁投切動(dòng)作，避免了在6區(qū)時(shí)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(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的效果。

5 結(jié)論

本文根據(jù)自動(dòng)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(jìn)行了基于模糊控制的電壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果表明，在電壓和功率因數(shù)低于設(shè)計(jì)范圍時(shí)，能夠自動(dòng)進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)和無功補(bǔ)償，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，特別是在系統(tǒng)進(jìn)行傳統(tǒng)控制的6區(qū)，易出現(xiàn)振蕩時(shí)，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(jià)值。

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