（农业电气化与自动化专业论文）基于dsp的变电站电压无功控制方式的研究.pdf

j 目录渊燃 目录 中文摘要i 英文摘要i l 绪论1 1 1 弓i 言。l 1 2 国内外研究动态2 1 3 论文的主要工作5 2 变电站的无功补偿和电压调整6 2 1 无功补偿和电压的关系6 2 2 变电站电压无功控制的实施要求7 2 3 传统的九区图控制策略9 3 基于人工神经网络理论的13 区电压无功控制方式l l 3 1 人工神经网络的基本理论1 1 3 1 1 人工神经网络的基本结构与模型1 2 3 1 2 多层前向人工神经网络的非线性逼近能力1 3 3 2 基于人工神经网络理论的1 3 区电压无功控制策略1 5 3 2 1 1 3 区电压无功控制策略的提出1 5 3 2 2 神经网络模型的建立1 6 3 2 3 数据样本的设置17 3 3 控制范围的计算方法1 8 3 3 1 基本原理l8 3 3 2 限值的计算2 0 4 系统硬件设计。2 2 4 1 整体设计方案2 2 4 2 信号输入输出模块2 3 4 2 1 信号输入模块2 3 4 2 2 开关量输出模块2 5 4 3 主控模块2 6 4 4 液晶显示模块。2 7 4 5 通信模块j 2 8 4 7 状态指示模块。3 3 4 8 硬件抗干扰与保护模块3 4 5 系统的软件设计及仿真3 5 接设妣 键式占 惑一 晕；j茎哪轼 一一一 东北农业大学工学硕上学位论文 5 1 整体设计思路。3 5 5 2 各子程序介绍3 6 5 2 1 数据采集处理子程序3 6 5 2 2 运行状态判别及逻辑控制模块3 9 5 2 3 液晶显示子程序4 l 5 2 4 键盘控制模块4 2 5 2 5 串行通信模块4 3 5 3 利用s i m u l i n k 对变电站电压无功综合控制系统的仿真4 5 5 3 i 仿真模型的建立4 5 5 3 2 仿真过程分析4 8 5 3 3 仿真结果分析4 9 结论5 3 致谢5 4 参考文献5 5 附录5 8 攻渎硕士学位期间发表的论文6 2 c o n t e n t s c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t i e n g l i s ha b s t r a c t 1i n t r o d u c t i o n i 1 1i n t r o d u c t i o n l 1 2d o m e s t i ca n do v e r s e a sr e s e 2 l r c h 2 1 3t h em a i nt h e s i s 4 2s u b s t a t i o nr e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o na n dv o l t a g er e g u l a t i o n 6 2 1r e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o na n dv o l t a g er e l a t i o n s h i p 6 2 2t h ei m p l e m e n t a t i o no fv o l t a g ea n dr e a c t i v ep o w e rc o n t r o lr e q u i r e m e n t s 。7 2 3t h et r a d i t i o n a ln i n e a r e ac o n t r o ls t r a t e g y 9 3b a s e do na r t i f i c i a ln e u r a in e t w o r ko f 1 3a r e ar e a c t i v ep o w e rc o n t r o lm o d e 。l l 3 1t h eb a s i ct h e o r yo f a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s l l 3 1 1t h eb a s i cs t r u c t u r eo fa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r km o d e l 1 2 3 1 2m u l t i - l a y e ra r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k st on o n l i n e a ra p p r o x i m a t i o na b i l i t y 1 3 3 2b a s e do na r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r ko f13a r e ar e a c t i v ep o w e rc o n t r o ls t r a t e g y 。15 3 2 1t h ep r o p o s a lo f r e a c t i v ep o w e rc o n t r o ls t r a t e g y1 3a r e a s 1 5 3 2 2n e u m ln e t w o r km o d e l 1 6 3 2 3s e to f d a t as a m p l e s 17 3 3t h ec a l c u l a t i o no fc o n t r o l 18 3 3 1b a s i cp r i n c i p l e s l8 ：；：；2c a l c u l a t i o no fl i m i t s 2 0 4h a r d w a r ed e s i g n 2 2 4 1o v e r a l ld e s i g n 2 2 4 2s i g n a li n p u ta n do u t p u tm o d u l e s 2 3 4 2 1s i g n a li n p u tm o d u l e 2 3 4 2 2s w i t c ho u t p u tm o d u l e 2 5 4 3m a s t e rm o d u l e ：1 6 4 li 。( ：dm o d u l e 2 7 4 5c o m m u n i c a t i o nm o d u l e ：1 8 4 6k e y b o a r dm o d u l e 3 0 4 6 1s t a n d a l o n eb u t t o ni n t e r f a c ed e s i g n 3 0 4 6 2a s i cd e s i g n 3l 4 6 3i n t e r f a c ed e s i g nm a t r i x 31 4 7s t a t u si n d i c a t i o nm o d u l e 3 3 4 8h a r d w a r ei n t e r f e r e n c ea n dp r o t e c t i o nm o d u l e 3 4 5s y s t e ms o f t w a r ed e s i g na n ds i m u l a t i o n 3 5 东北农业大学t 学硕士学位论文 5 1t h eo v e r a l ld e s i g nc o n c e p t ”3 5 5 2t h ei n t r o d u c t i o no f s u b r o u t i n e 3 6 5 2 1d a t aa c q u i s i t i o na n dp r o c e s s i n gr o u t i n e s 3 6 5 2 2o p e r a t i o ns t a t u sd i s c r i m i n a t i o na n dl o g i cc o n t r o lm o d u l e 3 9 5 2 3l i q u i dc r y s t a ld i s p l a ys u b r o u t i n e 4 1 5 2 4k e y b o a r dc o n t r o im o d u l e 4 2 5 2 5s e r i a ic o m m u n i c a t i o nm o d u l e 4 3 5 3t h eu s eo f s i m u l i n kt ot h es u b s t a t i o na n dr e a c t i v ep o w e rc o n t r o ls y s t e ms i m u l a t i o n 4 5 5 3 1s i m u l a t i o nm o d e l 4 5 5 3 2a n a l y s i so f s i m u l a t i o n 4 8 5 3 3s i m u l a t i o na n a l y s i s 4 9 c o n c l u s i o n 5 3 a c k n o w l e d g m e n t 5 4 r e f e f e n c s 5 5 a p p e n d i x 5 8 p a p e r sp u b l i s h e d i nt h ep e r i o do fm a s t e re d u c a t i o n 6 2 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得一一 ( 注! 垫遗查基丝盂墓挂型重盟鳆! 奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：砖孛宁 日期：五年占月f 口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 乒、 以尹晖留 6jj 日期：z o f o 年6 月1 0 日 导师签名：毛乏林 日期：。咖年钿声日 摘要 摘要 电压是衡量电能质量的一项重要指标，关系到电网的安全稳定运行，因此，保证电压质 量合格是电力系统安全优质供电的重要条件。无功补偿是保证电网高质量运行的一个重要手 段，也是电力系统研究领域的重大课题之一。我国与世界上的发达国家相比，在供电质量和 供电稳定性方面还有较大差距，因此变电站电压无功综合控制方式的研究是一个值得关注的 实际课题。 本文通过分析无功功率平衡和电压水平的关系，认识到了电力系统电压调整的复杂性， 然后讨论变电站电压无功控制的原理，在着重分析工程中使用较多的传统九区图控制策略缺 陷的基础上，提出了全新的控制方法，该方法以九区图为基础，在容易引起频繁动作的边界 上采用b p 前向人工神经网络的智能性，进行变压器分接头调节和电容器的投切，充分利用 了b p 网络的预测功能减少装置在九区图边界区域上动作的盲目性，从而大大降低有载调压 变压器分接头调节。 系统硬件设计方面，本系统采用的控制芯片是t i 公司生产的t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 ，系统的主 要模块包括：信号输入模块、主控模块、通信模块、显示模块、状态指示模块和键盘模块， 文中详细叙述了各模块的设计方案和工作原理，系统具有自动采样计算、无功自动调节、重 要参数实时设置、故障报警、数据通信等功能。 系统软件设计方面，本文使用c 语言编程，利用t i 公司提供的c o d ec o m p o s e rs t u d i o 集成调试环境下进行编译调试。本文遵循模块化的编程思想，整个软件根据所要完成的任务， 分为四个模块：数据采集模块、液晶显示模块、键盘控制模块和串行通信模块。文中详细叙 述了各个任务模块的任务的划分、程序流程和重要的函数。 本文所设计的智能无功调节器已经过了m a t l a b 的初步仿真实验，运行结果表明该控 制器软硬件设计合理可行，能够达到了预期的功能要求。 关键词d s p ：变电站：电压无功综合控制；1 3 区图控制 a b s t r a c t s u b s t a t i o nv o l t a g ea n dr e a c t i v ep o w e rc o n t r o lb a s e do n d s p a b s t r a c t v o l t a g ei sam e a s u r eo fp o w e rq u a l i t yi sa l li m p o r t a n ti n d i c a t o r , r e l a t e dt ot h ep o w e r 鲥ds a f e a n ds t a b l eo p e r a t i o n ，t h e r e f o r e ，e n s u r et h ev o l t a g eq u a l i t yo fp o w e r s y s t e ms e c u r i t yc o m p l i a n c ei s a ni m p o r t a n tc o n d i t i o nf o rh i 曲- q u a l i t yp o w e rs u p p l y r e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o ni sg u a r a n t e e d t or u na l li m p o r t a n tm e a n so fh i g h - q u a l i t y , p o w e rs y s t e mi sam a j o rt o p i co fr e s e a r c h c h i n aa n dt h e w o r l d sd e v e l o p e dc o u n t r i e s ，t h eq u a l i t ya n ds u p p l ys t a b i l i t yi nt h ep o w e r s u p p l yt h e r ei ss t i l lal a r g e g a pb e t w e e nt h es u b s t a t i o na n dr e a c t i v ep o w e rc o n t r o lm o d e ，t h e r e f o r et h er e s e a r c hi sa r e a li s s u eo f c o n c e r n t h i sp a p e ra n a l y z e st h er e a c t i v ep o w e rb a l a n c ea n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ev o l t a g el e v e l ， r e c o g n i z i n gt h ep o w e rs y s t e mv o l t a g er e g u l a t i o nc o m p l e x i t y , a n dt h e nd i s c u s st h ep r i n c i p l eo f v o l t a g ea n dr e a c t i v ep o w e rc o n t r o l ，i nt h ea n a l y s i so fp r o j e c t sf o c u s e do nt h eu s eo fm o r et r a d i t i o n a l n i n e - a r e ac o n t r o ls t r a t e g yf l a w e db a s e do nt h ep r o p o s e dn e wc o n t r o lm e t h o d , t h ep i c t u r es h o w st h e b a s i cm e t h o dt on i n ea r e a s ，i ne a s i l yl e a dt of r e q u e n tm o v e so nt h eb o r d e rp r i o rt ot h ea d o p t i o no f b pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r ki n t e l l i g e n c e ，a d j u s t m e n to ft r a n s f o r m e rt a p sa n dc a p a c i t o rs w i t c h i n g ， m a k ef u l lu s eo ft h eb pn e t w o r kp r e d i c t i o nt h er e d u c t i o ni nt h eb o r d e rr e g i o ni nt h en i n ez o n e s b l i n d n e s so nt h ea c t i o na n dt h u sg r e a t l yr e d u c et h eo n l o a dt a pt a pa d j u s t m e n l s y s t e mh a r d w a r ed e s i g n ，t h es y s t e mu s e st h ec o n t r o lc h i pi st i 。sp r o d u c t i o no f t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 ， t h es y s t e mm a i nm o d u l e si n c l u d e ：s i g n a li n p u tm o d u l e ，m a i nc o n t r o lm o d u l e ，c o m m u n i c a t i o n m o d u l e ，d i s p l a ym o d u l e ，t h es t a t ei n s t r u c t e dt h em o d u l ea n dk e y b o a r dm o d u l e ，d e s c r i b e di nd e t a i l i nt h ev a r i o u sm o d u l ed e s i g na n do p e r a t i n gp r i n c i p l e ，t h es y s t e mh a sa na u t o m a t i cs a m p l e c a l c u l a t i o n ，r e a c t i v ea u t o m a t i ca d j u s t m e n t ，i ti si m p o r t a n tt os e tp a r a m e t e r si nr e a lt i m e ，f a u l ta l a r m ， d a t ac o m m u n i c a t i o na n do t h e rf u n c t i o n s s y s t e ms o f t w a r ed e s i g n ，t h i sa r t i c l eu s i n gt h ecp r o g r a m m i n gl a n g u a g e ，u s i n gt i sc o d e c o m p o s e rs t u d i op r o v i d e sa l li n t e g r a t e dd e b u g g i n ge n v i r o n m e n tt od e b u gc o m p i l e du n d e r t h i s f o l l o w sam o d u l a rp r o g r a m m i n gi d e a s ，t h ee n t i r es o f t w a r ea c c o r d i n gt ot h et a s k st ob ec o m p l e t e d , d i v i d e di n t of o u rm o d u l e s ：d a t aa c q u i s i t i o nm o d u l e ，l i q u i dc 巧s t a ld i s p l a ym o d u l e ，k e y b o a r dc o n t r o l m o d u l ea n ds e r i a ic o m m u n i c a t i o nm o d u l e s d e s c r i b e di nd e t a i lt h ev a r i o u st a s k so ft h ed i v i s i o no f t h et a s km o d u l e s ，p r o c e d u r e s ，p r o c e s s e sa n dk e yf u n c t i o n s n i sa r t i c l ei sd e s i g n e di n t e l l i g e n tr e a c t i v ep o w e rr e g u l a t o rh a sp a s s e dt h ep r e l i m i n a r y m a t l a bs i m u l a t i o n , t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n t r o l l e rh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e s i g ni s r e a s o n a b l yp r a c t i c a b l e ，t h ep e r f o r m a n c ei ss t a b l ea n dr e l i a b l e ，t oa c h i e v et h ed e s i r e df u n c t i o n a l i i i 东北农业大学丁学硕士学位论文 r e q u i r e m e n t s k e y w o r d sd s p ；s u b s t a t i o n ；v o l t a g ea n dr e a c t i v ep o w e ri n t e g r a t e dc o n t r o l ；1 3z o n e sc o n t r o l c a n d i d a t e ：l in i n g n i n g s p e c i a l i t y ：e l e c t r i f i c a t i o na n da u t o m a t i o no f a g r i c u l t u r e s u p e r v i s o r ：p r o z h a oy u l i n i v 绪论 i i：, i i ：i i , 皇量曼 1 绪论 1 1 引言 近年来，我国的电力需求量增大，甚至出现了电力供应不足的现象，这就要求进一步增 加电力的装机容量。随着电力系统容量的增大，系统的各种损耗也会随之增加。据统计，电 力系统的无功功率损耗可达总发电量的2 0 0 o - 3 0 ，在有些农村地区甚至可达4 0 ( 诸骏伟等， 2 0 0 4 ) 。也就是说，有很大一部分的发电容量在输电过程中损耗掉了，这不仅增加了发电机和 变电所的设备容量，同时也是对电力资源的巨大浪费，还有可能是供电质量的减低。 电压是衡量电能质量的一个重要指标( 何仰赞等，1 9 9 5 ) 。保证供电电压接近额定电压 是电力系统运行调整的重要任务之一，这是因为各种用电设备都有是按额定电压来设计制造 的，电压偏移过大不仅对用户的正常工作产生不利影响，还可使网损增大，甚至危及系统运 行的稳定性，长期的研究结果表明，造成电压质量下降的主要原因之一是系统无功功率不足 或无功功率分布不合理。 变电站调压的主要手段是采用有载调压变压器( o l t c ) 和补偿电容器，o l l 可以在不 切断负荷的条件下切换分接头，改变变比，因此可以起到调整电压降低损耗的作用。合理地 配置无功功率补偿，可改变网络中的无功潮流分布，改善功率因数，减少网损和电压损耗， 也可以改善用户的供电质量。 以上两种措施虽然都有调整电压的作用，但其原理作用和效果是不同的，利用有载调压 变压器分接头进行调压时，调压措施不产生无功功率。因此在整个系统无功不足的情况下， 不可能用这种方法来提高全系统的电压水平。而利用补偿电容器进行调压，由于补偿装置本 身可产生无功功率，因此这种方式既能弥补系统无功的不足，又可以改变网络中的无功分布， 然而在系统无功充足，但由于无功分布不合理而造成电压质量下降时，这种方式却又是无能 为力的，因此只有将两者有机的结合起来，才有可能达到良好的控制效果( m p a r n i a n i ，1 9 9 5 ) 。 充分利用各种调压手段和无功补偿手段，实现电压无功综合控制对于提高电压合格率和 降低网损有很大的作用。现在大体上有两种电压无功控制方式，一种是全网电压无功优化， 另一种是以变电站为单位的区域优化。全网电压无功优化是根据电力系统的潮流分布情况确 定系统的运行方式，合理进行无功补偿设备的调度和配置，减少无功功率在电网中的流动。 理论上讲，这种控制是最合理的方法，但我国目前电力系统的自动化水平还比较低，要想实 现全系统的电压无功控制困难还比较大，现在主要是以变电站为单位进行自动调节电压和无 功功率的就地平衡。 随着无人值班变电站的建立和先进智能控制技术在变电站控制系统中的广泛应用，目 前，电压无功综合控制器在各种电压等级的变电站中已经普遍采用了，根据运行情况对本站 的电压和无功状况自动调整，以保证负荷侧母线电压和高压侧无功功率在规定范围之内。基 于9 区图的控制量计算方法是目前广泛采用的算法，但9 区图控制方法( 赵永存等，2 0 0 5 ) 东北农业大学工学硕士学位论文 因其在边界区域的设置问题，而导致系统设备频繁动作，所以9 区图控制方法也不是最合理 的一种控制方法。因而，如何合理的实现变电站电压和无功的自动控制是一个值得研究的问 题。 1 2 国内外研究动态 随着电力市场的商业运作，并逐步推行，包括对电能质量的需求日益增加，以及对降损 的迫切需要，电压无功综合控制的问题越来越引起人们的广泛关注。近年来，国内外专家学 者提出了许多新理论和对电压和无功优化方式的新方法，一般来说，主要有两个方面，一是 整个网络电压无功电压优化和变电站的电压无功控制( 王修庞等。2 0 0 7 ) 。全网电压无功优化 的方法大体为非线性规划法、线性规划法、混合整数规划法、分解法、人工智能法等。它们 要求电力系统具有遥测，遥信，遥控，遥调，遥视等很高的自动化水平，而且对计算机水平、 数据库技术、状态估计、通信、实时监控等软硬件也有较高的要求，然而我国目前电力系统 的自动化水平还不是很高，相对应的一些软件和硬件技术水平不高，因此要想实现全网电压 无功优化困难重重。现在大多数还仅仅存在于理论研究。二是变电站的电压无功控制，它是 一种分散控制方式，虽然不容易全网最优控制的实现，但可以实现优化局部，而且电压和无 功具有局域性特征。所以就地控制，对于提高受控变电站供电范围内的电压质量，减少局部 网络的电能损耗是很有意义的。由于分散控制成本低，见效快，符合我国目前的国情，因此 推广分散的变电站电压无功综合控制的应用是比较实际的，也很有意义的。 对于变电站的电压无功综合控制的研究也主要有两个方面： ( 1 ) 离线优化是指运用计算机，在变电站一次侧电压和二次侧有功和无功负荷预测的 基础上，进行离线优化计算，可以得到第二天的调节方案，由调度下发给每个变电站。文献 ( 刘志超，2 0 0 3 ) 中提出了基于专家系统的变电站电压无功综合控制，以运行状态识别和专 家经验为知识库，是统计法和推理策略的结合。文献( f cl u ，1 9 9 7 ) 中建立目标函数， 这个函数是以变电站电压相对于给定值的偏移以及主变高压侧无功而建立的，约束条件为有 载调压变压器分接头和电容器动作投切次数，从而建立一个动态规划模型。文献( 许之晗， 2 0 0 1 ) 中基于模糊动态规划的方法，将通过操作者过去经验的电压无功控制规则和操作者的 直观推断加以考虑，从而确定一个合适的控制进程，并使用模糊变量来描述些非确切的语 言。文献( y u a n - y i hh s u ，1 9 9 5 ) 中设计了一个由a n n 人工神经网络理论来得到的电容和有 载调压变压器的预测控制调度表，然后以这个预测控制调度表经过模糊动态规划加工改进后， 成为最终的调度表。文献( 苏永春，2 0 0 2 ) 中建立了一个电压无功控制的求解模型，针对计 算空间过大的特点，引入遗传算法在负荷预测的基础上进行全局范围内求最优解，从而使 主变高压侧无功和二次侧电压偏移最小。文献( y y h s u ，1 9 9 4 ) 中使用了多层前馈人工 神经网络来寻找电容和有载调压变压器的最合适的控制策略。上面这些离线优化的方法，都 是第二天的调节方案通过离线计算得到。这些调节方案一般以小时为单位，很不精细，并且 调节方案是根据变电站的电压和负荷预测为基础，当预测数据不准确时，调节方案就失去了 意义。 2 绪论 ( 2 ) 实时监控是根据对变电站主变高压侧无功功率和目标侧( 中压侧或低压侧) 母线 电压的不断采样，只要发现母线侧电压或无功功率超过限值，就按照一定的规则调节有载调 压变压器的分接头或者投切并联电容器组，将目标侧电压和无功控制在允许的范围之内。 就实时监控装置( s n a r i t a ，1 9 7 1 ) 的实现方式来看大致可以分为三类： ( 1 ) 后台软件v q c ( 王辉等，2 0 0 2 ) 是指将v q c 软件安装在变电站自动化系统的后 台监控计算机中，作为当地后台计算机监控的一个子模块，利用变电站后台监控系统实现电 压无功综合调节。这种方式自身不具有专用的f o 系统而是借助自动化系统s c a d a 进行数 据采集并通过自动化系统中相应的装置实现输出控制。后台软件v q c 省去了专用硬件设备 的费用；无需单独铺设电缆，减少了工作量；软件人及界面好，参数设置简单，调试方便， 调节速度也能满足要求。但v q c 的可靠性取决于自动化系统的采样精度和信号响应速度、 网络通信水平以及后台计算机的运行状况，闭锁速度也可能达不到运行要求。采用这种后台 软件v q c 方式的典型的变电站综合自动化系统有南瑞n s 2 0 0 0 系统、南瑞继保r c s - - 9 7 0 0 系统等。 ( 2 ) 网络v q c ( 庄侃沁等，2 0 0 1 ) 是指在变电站综合自动化系统的网络上挂一专门用 于运行v q c 软件的独立c p u 装置( 称为v q c 主机) 。这种v q c 本身仍没有i o 系统，需 要通过网络借助自动化系统实现信息的采集、计算及控制。网络v q c 无需单独铺设电缆， 减少了工作量；由于采用单独的v q c 主机。调节速度和闭锁速度都较快。v q c 的可靠性取 决于自动化系统的采样精度和信号响应速度、网络通信水平以及v q c 主机的运行状况。北 京四方c s c 2 0 0 0 、国电南自p s 6 0 0 0 等变电站综合自动化系统的v q c 即可采用这种网络v q c 实现方式，也可作为一个独立的软件模块嵌入到当地后台监控计算机中运行。 ( 3 ) 自带i o 系统的独立v q c 装置( 霍锦强，1 9 9 9 ) 集i o 系统于计算机判断于一体， 自带的i o 系统进行数据采集和控制输出，不需要借助网络和其他系统。闭锁信号由装置的 硬接点接入，闭锁及时可靠；调节速度满足要求：参数设置和调试也比较方便。其核心c p u 可以是单片机、p l c 、d s p 或i p c 等。这种v q c 可靠性高，但经济性相对较差，输入输出 需要铺设较多电缆，工程量大。 按复合控制功能的控制策略来看分为六大类： 按电压和无功综合控制 以电压和无功德要求为判定依据，按照电压的上、下限和无功的上、下限，将运行区域 划分为九个区，形成了目前应用最广泛的“九区图”控制理论。 按电压和时间复合控制 依据变电站的日负荷曲线，形成多个时段负荷，根据电压和无功在各个时段负荷要求， 通过控制有载调压变压器实现对电压无功的自动调节。该调节方式最大的缺点就是实时性差， 比较适合负荷较稳定的变电站，而且电压和无功的限值必须随着季节和负荷量的改变而对各 时段进行调整。 按电压和功率因数复合控制 按照电压和功率因数复合控制构成的判据有两种判别方式，一种是以电压为主，功率因 数为辅，这种判别方式存在着无功补偿效果差的问题；另一种是电压和功率因数作为两个并 行判别依据，例如，电压在合格范围内，而功率因数满足投切条件，则发出投切电容器组指 3 东北农业大学工学硕卜学位论文 令，该方式容易引起并联补偿电容器频繁投切的现象( 包永金，2 0 0 9 ) 。 基于模糊控制理论的电压无功控制原理( 姜振超等，2 0 0 8 ) 模糊控制适用于不确定的、有不同量纲的、相互冲突的多目标优化问题。通过模糊隶属 度函数，把电压和无功偏差量、分接头档位、可调电容器组数等模糊化处理，转化为模糊集 论域的词变量，作为模糊控制器的输入。控制器的输出对应于控制规则表内电压和无功偏差 的一种组合。最后把控制器的输出模糊化，得到作用于分接头调节和电容器组投切控制的精 确值模糊算法所需信息量少、计算量小。且能很好的反映电压的变化情况，容易在线实现， 在模糊控制下，系统的电压性能及稳定性均有令人满意的控制效果。 基于专家系统的电压无功控制原理( 刘向军，2 0 0 8 ) 实际应用中，运行调试人员根据预先经验、具体要求和可能出现的各种情况，制定一套 基于规则的专家系统。专家系统针对具体的变电站配置情况、电压等级、系统运行时段，模 拟专家决策的过程进行运行，是一种根据规则，综合、智能的电压无功调节方式，能够达到 预期控制目标。 基于遗传算法的电压无功控制原理 遗传算法的混合整数优化和寻找全局最优解的能力比较强。因此已广泛用于电力系统的 优化求解中。利用遗传算法求解实际问题的过程是，首先将实际问题编码成染色体，将实际 问题的目标函数转化为染色体的适应函数，然后在初始种群的基础上，按一定的适应值在种 群中选择个体，使之进行生殖，交叉，变异等遗传操作，产生下一代种群，这样逐代遗传， 直到满足期望的终止条件。通过遗传算法搜索变压器分接头的档位和投切电容器组的组合， 得出母线电压，再根据电压求解线路和变压器损耗，并统计投切电容器组数，计算适应函数， 寻找适应函数最小的优化方案。由于有历史数据的指导以及遗传算法强大的寻优能力，采用 所提方法进行控制时，使电压合格裕度较大，从而系统的安全经济性能更高( 蒋伦严，2 0 0 8 ) 。 综上可知，变电站电压无功综合控制方式、方法虽多。但都有一定的局限性： ( 1 ) 一些方法虽然理论上很新颖，但计算太复杂，对历史数据和硬件系统的要求较高， 难以做到实用化。 ( 2 ) 准确性差，不是