变电站电压无功控制策略综述

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摘要：变电站电压无功控制是保证电压质量、无功平衡，提高配电网经济性和可靠性的有效手段。本文综合阐述了变电站无功调节的基本原则和变电站的无功补偿模式，详细介绍了变电站实施无功调节的各种方法，并指出各种控制方法的优缺点。 

关键词：变电站电压无功调节九区图    随着输配电网结构的日趋复杂及对输配电网供电质量和可靠性要求的不断提高，变电站电压无功控制已成为保证电压质量、无功平衡，提高输配电网经济性和可靠性的不可缺少的途径之一。  对于输配电系统，由于结构、运行方式比较固定，无功电压控制主要是采用最优潮流方法，控制变量包括发电机电压、变压器抽头、电容器分接头、一次变电站电压，以达到电压越限最小，传输损耗最小的目的。对于输配电系统，由于负荷、运行方式、网络结构经常变化，电压无功优化问题比较复杂，在全系统电压无功调节上存在一定难度。  变电站电压无功调节的基本原则是：保证无功平衡，降低减少调节次数，提高电压质量。变电站的无功补偿分为分散(就地)控制和集中控制两种模式。基于这些原则和规律，国内外提出了不少自动控制策略。归纳起来，有以下几种方法：1.按功率因数、电压复合调节；2.基于传统的九区图法；3.基于人工智能的九区图法；4.人工智能调节方法。  1.按功率因数、电压复合调节［1］  按电压、功率因数复合调节的判据有两种，一种是以电压为主，功率因数为辅，当电压合格时，不考虑功率因数，当电压不合格时，考虑投入电容；二是以电压和功率因数作为两个并行的判据，即使在电压合格时，若功率因数满足投切条件，则投入电容。这两种判别方式，操作简单易行，考虑了无功补偿，但忽略了变压器分接头与电容器的配合，在有些状态下，或是无功补偿效果较差，或是会造成并联电容的频繁投切。  2.基于传统九区图的相关方法  传统的九区图法［1］是电压无功综合控制的基本方法。该方法中，变电站综合自动控制策略的判别量是实时监测的无功和电压两个量。根据已给固定无功和固定电压的上下限特性，综合逻辑判据把电压和无功平面分割成9个控制区，每个区域和一种控制策略相对应，以实现对有载调压变压器和电容器的调节。因传统的九区图法原理清晰易于实现，故在现场得到广泛的应用，相应的控制调节策略。  但由于该法采用实时数据作为计算分析的数据，而控制策略也没有顾及无功调节对电压的影响，导致控制决策具有一定的盲目性和不确定性，具体表现为设备的频繁投切。为克服上述控制策略中的缺陷，人们针对分接头开关调节和电容器投切时电压和无功的耦合关系及负荷的影响进行了深入的探讨，基于传统的九区图法，提出了新的控制策略。文献[2]从克服传统九区图的固有局限出发，将传统九区图固定的无功边界改成受电压影响的模糊边界，在某些区域，以电压的线性函数来表示无功边界，其斜率可根据具体的投切边界条件进行调整。  3.基于人工智能的九区图方法  电压无功控制作为电力系统自动化的一个重要组成部分，具有电力系统控制所固有的复杂性、非线性、不精确性及控制要求实时性强等特性，使得其中有些方面难以用传统的数学模型和控制方法来实现，如上述九区图方法的某些局限。随着人工智能方法的开发，智能性算法的自适应性优势日益显著，智能型方法也被引入电力系统计算、分析、控制等领域，以弥补传统方法的不足。将模糊数学理论用来求解变电站电压无功优化问题是一种比较普遍、有效的方法，但在算法设计上各有不同。  文献[3]通过定义模糊集论域，把电压的偏差量进行模糊化处理，转化为模糊语言变量，作为模糊控制器的输入，以控制程度的模糊语言变量作为输出。此法所需信息量少，计算量小，易于在线实现。  模糊理论的优点在于它对被控对象参数变化不敏感，可处理由不确定性和不精确性带来的一些问题等。不足为：①信息的模糊处理较简单，使得系统的控制精度不高；②在确定精确的控制目标上存在一定的难度；③多采用试凑法确定某个量的选取和定义，该法难以应用到复杂系统中。  人工智能方法的引入为电压无功控制问题的解决开辟了新的方向，同时，由于不同的人工智能方法在解决问题时的侧重点不同，也使得他们的效果各有不同，所以，人们考虑将不同的方法结合起来，用其所长，避其所短。文献[4]提出了一种智能型变电站电压无功综合自动控制装置。在ann电压、有功、无功负荷预测基础上，将遗传算法、ann优化控制策略、模糊边界策略三者结合起来。不同的预测精度采用不同的控制策略，这样，就可以在不同的优先级上保证了调节策略的最优或次最优，体现了装置的灵活性、智能性。  4.基于人工智能方法  上述电压无功控制方法或多或少的都以传统的九区图控制方法为基础，对于九区图法原理上的缺陷——控制判据对电压越限的综合识别能力不能充分进行改进。在实际应用中，变电站的操作人员和调度中心根据工作经验，经常用一些模糊原则来制定合理的控制策略。这就为采用人工智能方法而避开九区图的控制策略提供了客观依据［5,6］。文献[7]在前期计算时运用ann方法计算，这样可以使求解的状态空间变小,并可提高模糊动态规划的求解速度。  随着对变电站实时算法的灵活性与实时性要求的不断提高，智能型算法的优势越发凸现，但各种智能方法又存在着一定的缺陷，如何更好的将传统的算法与智能型方法相结合，在遵循电压无功综合控制的基本原则基础上，发挥二者的优势，保证控制的实时性与准确性，将是日后研究中需要普遍关注的问题。