（电力电子与电力传动专业论文）基于模糊pi控制的静止无功发生器在scada系统中的应用.pdf

东北大学硕士学位论文 ab s t r a c t a s v g b a s e d o n f u z z y p i c o n t r o l a n d i t s a p p l i c a t i o n i n s c a d a s y s t e m ab s t r a c t r e c e n t l y , d i s t r i b u t i o n a u t o m a t i o n s y s t e m ( d a s ) w a s d e v e l o p e d v e r y r a p i d l y , a n d i t h a s b e e n e x t e n s i v e l y u s e d i n d i s t r i b u t i o n s y s t e m a n d e l e c t r i c a l s y s t e m. a s a k e y b r a n c h o f d a s , d i s t r i b u t i o n s c a d a ( s u p e r v i s o r c o n t r o l a n d d a t a a c q u s i t i o n ) s y s t e m h a s b e e n o n e o f h o t r e s e a r c h t o p i c s i n r e c e n t y e a r s . i n t h i s t h e s i s , s u b s t a t i o n s c a d a s y s t e m a n d a p p l i c a t i o n o f a s v g i n s c a d a s y s t e m a r e s t u d i e d t h o r o u g h l y . i n t h e d e s i g n a t i o n， ma l u w a n j i k o n g s t a t i o n i s i n t r o d u c e d i n t h e t h e s i s a s a w h o l e , t h e d o u b l e - r i n g s t r u c t u r e i s u s e d i n t h e h a r d w a r e d e s i g n t o e n s u r e t h e r e l i a b i l i t y a n d s t a b i l i z a t i o n o f t h e s y s t e m a n d c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l t e c h n o l o g y i s u s e d in t h e s o f t w a r e d e s i g n f o r t h e p u r p o s e o f s m o o t h u p g r a d i n g .s o m e m o d u l e s a r e e m p h a s i z e d i n t h e t h e s i s , i n c l u d i n g : c o n f i g u r e a n d s t r u c t u r e o f d a t a b a s e , a d o t e c h n o l o g y c o m m u n i c a t i o n r e g u l a t i o n d e s i g n， c a l c u l a t i o n o f v o l t a g e r a t e a n d a p p l i c a t i o n o f mu l t i t h r e a d r e a c t i v e p o w e r c a n b r i n g m u c h h a r m i n p o w e r s y s t e m, b u t t r a d i t i o n a l e q u i p m e n t c a n t s a t i s f y t h e r e q u i r e m e n t . t h e a s v g ( a d v a n c e d s t a t i c v a r g e n e r a t o r ) i s a n e w k i n d o f r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n e q u i p m e n t . a t p r e s e n t , t h e r e s e a r c h o n c o m p e n s a t i n g r e a c t i v e p o w e r u s i n g s t a t i c c o m p e n s a t i o n d e v i c e i s o n e o f t h e m o s t a c t i v e a r e a s i n p o w e r e l e c t r o n i c s s u b j e c t . i n t h e t h e s i s , t h e a f f e c t o f r e a c t i v e p o w e r a n d e ff e c t o f r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n a r e i n t r o d u c e d , t h e t h e s i s s h o w t h e p r i n c i p l e o f d y n a m i c r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n . t h e n , t h e t h e s i s s h o w s t h e p r i n c i p l e a n d c o n t r o l m e t h o d o f a s v g . 玩a d d i t i o n , t h e i n s t a n t a n e o u s r e a c t i v e p o w e r t h e o r y a n d i t s a p p l i c a t i o n t o r e a c t i v e p o w e r d e t e c t i o n a r e i n t r o d u c e d . b a s e d o n t h e t h e o r e t i c a l r e a c h d o n e a b o v e , t h e t h e s i s p r e s e n t a c o n t r o l m e t h o d o f a s v g b a s e d o n f u z z y c o n t r o l . ma t l a b s i mu l a t i o n s o f t w a r e i s u s e d i n t h e t h e s i s t o c o m p a r e t h e a s v g c o m p e n s a t i n g e f f e c t s f o r d i ff e r e n t c o n t r o l m e t h o d , a c c o r d i n g t o t h e r e s u l t s , t h e p e r f o r m a n c e o f a s v g b a s e d o n f u z z y c o n t r o l i s b e t t e r t h a n t h a t 一 i i i - 东北大学硕士学位论文 b a s e d o n g e n e r a l m e t h o d ab s t r a c t k e y w o r d s : s c a d a , a d o a s v g , m a t l a b , i n s t a n t a n e o u s r e a c t i v e p o w e r , f u z z y c o n t r o l 一 i v - 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学 位 论 文 储签 名 : 梦 刚 日期:w- 5 ; z , y d 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定:即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。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流， 请在下方签名; 否则视为不同意。 ) 学位论文作者签名 签字日 期 - ir 可 、 :笋 淤 刚 21 3 导师签名 签字 日期 . .r la ， 心 铸 、 念 了 尹 东北大学硕士学位论文 第 1 章 绪论 第1 章 绪论 1 . 1 电力s c a d a系统介绍 随着科学技术的发展， 信息化程度的提高，企业生产的安全性、稳定性要 求越来越高。 作为国民经济发展的支柱企业电力系统也必须在保证安全生产的 前提下， 不断提高劳动生产率，降低企业成本。电力s c a d a ( 数据采集及实时 监控系统) 系统就是在这种情况下应运而生的。 电力s c a d a系统主要有以下功能: 1 )面向电力系统对象设计， 实现变电站系统对象的完整定义， 包括测量、 设备及电力系统一次设备的电器连接关系等; 2 )实现电力系统实时信息的统一采集及按需分发; 3 )采集模拟量、状态量数据; 4 )模拟量数据处理、状态量数据处理; 5 )电网控制; 6 )实现数据备份、查询操作; 7 )报表系统; 8 )告警系统; 9 )数据显示，包括画面显示、曲线显示等; 本文将在下面章节针对本系统进行说明。 1 . 2 马路湾集控站 s c a d a系统现有情况 沈阳电 业局共下设五个集控站， 分别是: 马路湾 ( 七个二次厂站) 、 张士( 五 个二次厂站) 、小东 ( 七个二次厂站) 、北兴 八个二次厂站) 、兆工 ( 九个二 次厂站) 。马路湾集控站下辖和平、三好、砂山、青年、南湖、方型、马路湾 等七个二次厂站。目前r t u对主变、6 6 k v线路、1 1 k v线路、电容器、开关 等设备采样点数共计2 7 9 4 个，其中遥信点数 1 8 1 1 个，遥控点数4 4 0 个， 遥测 点数 5 5 3个。除和平、砂山、方型外，其它厂站 r t u均为长白生产。其中三 一 ， 一 东北大学硕士学位论文 第 1 章 绪论 第1 章 绪论 1 . 1 电力s c a d a系统介绍 随着科学技术的发展， 信息化程度的提高，企业生产的安全性、稳定性要 求越来越高。 作为国民经济发展的支柱企业电力系统也必须在保证安全生产的 前提下， 不断提高劳动生产率，降低企业成本。电力s c a d a ( 数据采集及实时 监控系统) 系统就是在这种情况下应运而生的。 电力s c a d a系统主要有以下功能: 1 )面向电力系统对象设计， 实现变电站系统对象的完整定义， 包括测量、 设备及电力系统一次设备的电器连接关系等; 2 )实现电力系统实时信息的统一采集及按需分发; 3 )采集模拟量、状态量数据; 4 )模拟量数据处理、状态量数据处理; 5 )电网控制; 6 )实现数据备份、查询操作; 7 )报表系统; 8 )告警系统; 9 )数据显示，包括画面显示、曲线显示等; 本文将在下面章节针对本系统进行说明。 1 . 2 马路湾集控站 s c a d a系统现有情况 沈阳电 业局共下设五个集控站， 分别是: 马路湾 ( 七个二次厂站) 、 张士( 五 个二次厂站) 、小东 ( 七个二次厂站) 、北兴 八个二次厂站) 、兆工 ( 九个二 次厂站) 。马路湾集控站下辖和平、三好、砂山、青年、南湖、方型、马路湾 等七个二次厂站。目前r t u对主变、6 6 k v线路、1 1 k v线路、电容器、开关 等设备采样点数共计2 7 9 4 个，其中遥信点数 1 8 1 1 个，遥控点数4 4 0 个， 遥测 点数 5 5 3个。除和平、砂山、方型外，其它厂站 r t u均为长白生产。其中三 一 ， 一 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 好、青年两站r t u为长白6 8 0 9 型，安装较早，其硬件功能已不足以满足系统 长远发展需要，其他厂站中， 和平和方型站已实现了变电站综合自动化，马路 湾集控站具体情况如表1 . 1 : 表 1 . 1马路湾集控站具体厂站表 t a b l e l1 s t a t i o n s o f mu l u wa n c o n t r o l ce n t e r l 和 呼三好砂山i1 奋年 确翻i方 组1 4 r 9 u 4p7 *f -jk :招.长白 。 . 长白圈方 长白 民 了 0筑 翻时润 年 生咬 月 日恤 盆创 3 匀 ! 卯 2 1 4 1加 扣 之 ， 甘 卯 闷 t 多 1 m 之 j 6 1 m 3 1 月 乞 ，夕 名 3 袅 i 电翻. i!3 2i ll ， 璐该i 心 加 1 3 0 拐1 1 6! 的 ， 叻i 6 1 遥也 对) i毋 冲11 1 ， 1 1 刀 !刀芍i3 0 ， .日 k i u点 城 三肠 月 肠 十 毛性 二 匀 ， 目 像含皿 日 臼 化 砚 刃 掩于目娜 .翻口东 穷幼盘. 助 化 笼 mj 另 月 公 铭于喃布 价翻成月 洲 口 .台. 的化 书 互 刃 i i i 洲 班 翻含 目肋 化 闷口 1 7 0 1 . 3 马路湾集控站s c a d a系统软硬件配置 1 . 3 . 1硬件配置说明 马路湾集控站s c a d a系统硬件配置比较灵活。 硬件系统由四台计算机组 成:两台前置机和后台工作站 ( 服务器和工作站各一台) ，由l o o m网卡联通， 如图1 . 1 所示。 前置机是研华原装机， 服务器是i b m 原装机， 调度员工作站是d e l l 原装机， 调度员工作站的台数可依据需要配置，服务器采用双机备用的配置方 式。 系统采用双网结构，设有两部交换机。在调制解调柜内装有 mo d e m 转 换卡和多智能转换卡 ( 接到交换机上， 它的作用是保证通信通道的畅通和数据 的正确传输) ，系统具体工作过程如下: 1 ) mo d e m转换卡将r t u传来的信号转换成多智能转换卡可以接收的串 口信号。 2 )多智能转换卡根据通道的选择将各个变电站的r t u信号经交换机传到 一 2一 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 好、青年两站r t u为长白6 8 0 9 型，安装较早，其硬件功能已不足以满足系统 长远发展需要，其他厂站中， 和平和方型站已实现了变电站综合自动化，马路 湾集控站具体情况如表1 . 1 : 表 1 . 1马路湾集控站具体厂站表 t a b l e l1 s t a t i o n s o f mu l u wa n c o n t r o l ce n t e r l 和 呼三好砂山i1 奋年 确翻i方 组1 4 r 9 u 4p7 *f -jk :招.长白 。 . 长白圈方 长白 民 了 0筑 翻时润 年 生咬 月 日恤 盆创 3 匀 ! 卯 2 1 4 1加 扣 之 ， 甘 卯 闷 t 多 1 m 之 j 6 1 m 3 1 月 乞 ，夕 名 3 袅 i 电翻. i!3 2i ll ， 璐该i 心 加 1 3 0 拐1 1 6! 的 ， 叻i 6 1 遥也 对) i毋 冲11 1 ， 1 1 刀 刀 芍i3 0 ， .日 k i u点 城 三肠 月 肠 十 毛性 二 匀 ， 目 像含皿 日 臼 化 砚 刃 掩于目娜 .翻口东 穷幼盘. 助 化 笼 mj 另 月 公 铭于喃布 价翻成月 洲 口 .台. 的化 书 互 刃 i i i 洲 班 翻含 目肋 化 闷口 1 7 0 1 . 3 马路湾集控站s c a d a系统软硬件配置 1 . 3 . 1硬件配置说明 马路湾集控站s c a d a系统硬件配置比较灵活。 硬件系统由四台计算机组 成:两台前置机和后台工作站 ( 服务器和工作站各一台) ，由l o o m网卡联通， 如图1 . 1 所示。 前置机是研华原装机， 服务器是i b m 原装机， 调度员工作站是d e l l 原装机， 调度员工作站的台数可依据需要配置，服务器采用双机备用的配置方 式。 系统采用双网结构，设有两部交换机。在调制解调柜内装有 mo d e m 转 换卡和多智能转换卡 ( 接到交换机上， 它的作用是保证通信通道的畅通和数据 的正确传输) ，系统具体工作过程如下: 1 ) mo d e m转换卡将r t u传来的信号转换成多智能转换卡可以接收的串 口信号。 2 )多智能转换卡根据通道的选择将各个变电站的r t u信号经交换机传到 一 2一 查韭查兰堡主堂笪笙塞 一一一二塑兰i ! i 堕 好、青年两站r t u 为长白6 8 0 9 型，安装较早，其硬件功能已不足以满足系统 长远发展需要，其他厂站中，和平和方型站已实现了变电站综合自动化，马路 湾集控站具体情况如表1 1 ： 表1 1 马路湾集控站具体厂站表 n 出1 e 1 1s t a t i o n so f m ul uw a nc o n t r o lc e n t e r r 删烹 产r 赢 糊艋自目帕黼黻长由 棚寨 舢2 啪l 辫l 刚l 辨1 9 9 6l 螂 c j 啊 鞭322，盏33 戳l dt 5t nl tt ， 嘲黼32ll 3 驸铀啤l 冀酣*甜锄 墨l 蕾掉糟)田茸1 5蕊 i 檬尊筠并3 ，1 1 1, e o i t a i $ 矗 蕞三臻粥鞠l l 靠l 黉甜l 铷 萱汁 将乎啐掬平瓣事 谍盘篁黯喇嘛棚，蘑蠹瓣 雠 证稚牵尊 瑚h 囊他 龇蹴 1 3 马路湾集控站s c a d a 系统软硬件配置 1 3 1 硬件配置说明 马路湾集控站s c a d a 系统硬件配置比较灵活。硬件系统由四台计算机组 成：两台前置机和后台工作站( 服务器和工作站各一台) ，由1 0 0 m 网卡联通， 如图1 1 所示。前置机是研华原装机，服务器是i b m 原装机，调度员工作站是d e l l 原装机，调度员工作站的台数可依据需要配置，服务器采用双机备用的配置方 式。 系统采用双网结构，设有两部交换机。在调制解调柜内装有m o d e m 转 换卡和多智能转换卡( 接到交换机上，它的作用是保证通信通道的畅通和数据 的正确传输) ，系统具体工作过程如下： 1 ) m o d e m 转换卡将r t u 传来的信号转换成多智能转换卡可以接收的串 口信号。 2 ) 多智能转换卡根据通道的选择将各个变电站的r t u 信号经交换机传到 一2 东北大学硕士学位论文 第l 章绪论 前置机。 3 ) 前置机根据相应规约协议将各个变电站的r t u 信号进行相应的解规约 操作，同时将解规约后的数据上传到服务器并且作相应的备份。 4 ) 服务器将前置机所传来的数据进行相应数据处理，包括数据存储和图 形显示等搡作。 图1 1 集控站s c a d a 系统硬件配置 f i 9 1 1t h ec o n f i g u r eo fs u b s t a t i o ns c a d as y s 1 3 2 软件配置说明 1 ) 软件设计 马路湾集控站s c a d a 系统的前置机操作系统采用实时多任务嵌入式 q n x 操作系统，服务器操作系统采用w i n d o w s2 0 0 0 操作系统，具有友好的用 户图形操作界面。前置机q n x 与服务器w i n d o w s2 0 0 0 操作系统间采用t c p i p 通讯协议，保证了通讯的稳定、可靠和良好的扩展性。该系统是在满足部颁地 区电网自动化规范的要求前提下，采用v i s u a lc 十+ 6 0 开发平台、s y b a s e 1 9 数据库工具等开发出来的。从集控站功能来看，软件总体结构如错误! 未找到 引用源。所示。 2 ) 马路湾集控站s c a d a 系统的主要技术特点 软件设计及开发遵循了“高起点、易操作”的原则。传统方法虽能满足目 前主要功能的要求，但随着薪技术的不断涌现和业务不断拓展，将会在功能扩 充、完善及数据共享等方面造成诸多局限。遵循“高起点”的原则就是从长远 查些查兰堡主堂垡堡塞墨主型 利益出发，使得系统能够适应新技术发展，并能满足业务不断增长的需求；而 易操作7 则是针对开发者维护和用户使用的方便性。马路湾集控站s c a d a 系统就是基于以上原则开发研制而成的。 图1 2 软件总体结构 f i 9 1 2t h ec o l l e c t i v i t yc o n f i g u r a t i o no fs o f t w a r e 该系统软件方面具有以下的技术特点： 前置机操作系统采用实时多任务嵌入式q n x 操作系统。q n x 系统是 分布式、嵌入式、实时操作系统。它功能强大，具有稳固的微内核结 构，特别是对电力系统所要求的高可靠性和高稳定性非常适合；程序 执行速度快，作为实时的操作系统，q n x 提供了无限制多任务，以及 优先级驱动的抢先调度和响应；灵活的内存保护机制和容错能力，使 q n x 系统具有很强的可靠性。 组件式结构：各个组件之间不仅可以进行象搭积木一样自由、灵活的 重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口。 系统的实时数据库和备份h a s h 表采用m f c 提供的c m a p 类来实现， 使用起来更加方便、灵活。 大量使用结构体，将经常使用的磁盘s y b a s e 数据库中的数据映射其中， 从而避免了因频繁操作磁盘数据库而给系统带来的潜在危险。 本系统基于a d o 技术自定义封装了访问数据库类，使程序开发者更容 易控制对数据库的访问。 一d 查j ! 盔兰堡主堂堡笙苎 本系统是基于多线程和线程同步技术设计的 实时性。 第1 章绪论 保证了系统的稳定性、 采用先进的客户机服务器体系结构，便于系统规模的伸缩和系统中任 务的合理分配。这样，机器数量的配置有很大的灵活性。如果未来系 统规模增大，则可以配置足够多的工作站，以满足不同层次的需要。 1 4 s c a d a 系统中的无功补偿问题 1 4 1 无功补偿设备介绍 随着电力系统的发展，对无功功率的动态补偿的需求越来越大，因此无功 补偿设备和技术也在不断更新，无功补偿补偿设备主要有以下几种： 同步调相机：调相机实质上是一种不带机械负载的同步电动机，调节其 励磁，既可以发出无功功率，又可以吸收无功功率，它是最早采用的一 种无功补偿设备，在并联电容器得到大量采用后，他退到次居地位。 并联电容器：并联电容器补偿无功功率方式有三种方式，集中补偿，分 组补偿和就地补偿。 静止无功补偿装置：静补装置( s v c ) 专指使用晶闸管的静止无功补偿装 置，包括晶闸管控制电抗器( t h y r i s t o rc o n t r o l l e dr e a c t o r - - t c r ) 和晶闸管 投切电容器( t h y r t s t o rs w i t c hc a p a c i t o r - - t s c ) ，以及这两者的混合装置 t c r + t s c ，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器( f i x e dc a p a c i t o r - - f c ) 或机械投切电容器( m e c h a n i c a l l ys w i t c h e dc a p a e i t o r - - m s c ) 混合使用的 装置。 静止无功发生器：分为电压桥式电路和电流桥式两种，通过控制桥式电 路，可以达到动态补偿的要求，比传统s v c 有更好的效果。 1 4 2 马路湾s c a d a 系统中的无功补偿问题 无功补偿和s c a d a 系统一样，是电力系统中比较重要的组成部分，当前， 马路湾s c a d a 系统中已经就无功补偿问题进行了定的处理，软件上采用无 功综合优化算法，通过采集来的实对功率信息，通过无功优化算法函数进行分 析，产生相应的控制信号，作为给定，通过上下位机的通信，将信号发送至执 行机构，对电力系统实现补偿的目的。 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 本系统是基于多线程和线程同步技术设计的，保证了系统的稳定性、 实时性。 采用先进的客户机/ 服务器体系结构，便于系统规模的伸缩和系统中任 务的合理分配。这样，机器数量的配置有很大的灵活性。如果未来系 统规模增大，则可以配置足够多的工作站，以满足不同层次的需要。 1 . 4 1 . 4 . 1 s c a d a 系统中的无功补偿问题 无功补偿设备介绍 随着电力系统的发展， 对无功功率的动态补偿的需求越来越大，因此无功 补偿设备和技术也在不断更新，无功补偿补偿设备主要有以下几种: 同步调相机:调相机实质上是一种不带机械负载的同步电动机，调节其 励磁，既可以发出无功功率，又可以吸收无功功率，它是最早采用的一 种无功补偿设备，在并联电容器得到大量采用后，他退到次居地位。 并联电容器:并联电容器补偿无功功率方式有三种方式，集中补偿，分 组补偿和就地补偿。 静止无功补偿装置: 静补装置( s v c ) 专指使用晶闸 管的静止无功补偿装 置， 包括晶闸管控制电抗器( t h y r i s t o r c o n t r o l l e d r e a c t o r -t c r ) 和晶闸管 投切电容器( t h 州s t o r s w i t c h c a p a c i t o r -t s c ) ，以及这两者的混合装置 t c r + t s c ，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器( f i x e d c a p a c i t o r -f c ) 或机械投切电 容器( m e c h a n i c a l l y s w it c h e d c a p a c i t o r -m s c ) n合使用的 装置。 静止无功发生器:分为电压桥式电路和电流桥式两种，通过控制桥式电 路，可以达到动态补偿的要求，比传统s v c有更好的效果。 1 .4 . 2马路湾s c a d a系统中的无功补偿问题 无功补偿和 s c a d a系统一样， 是电力系统中比较重要的组成部分， 当前， 马路湾s c a d a系统中已经就无功补偿问题进行了一定的处理，软件上采用无 功综合优化算法， 通过采集来的实时功率信息，通过无功优化算法函数进行分 析，产生相应的控制信号， 作为给定，通过上下位机的通信，将信号发送至执 行机构，对电力系统实现补偿的目的。 一 5一 东北大学硕士学位论文第 1 章 绪论 本系统是基于多线程和线程同步技术设计的，保证了系统的稳定性、 实时性。 采用先进的客户机/ 服务器体系结构，便于系统规模的伸缩和系统中任 务的合理分配。这样，机器数量的配置有很大的灵活性。如果未来系 统规模增大，则可以配置足够多的工作站，以满足不同层次的需要。 1 . 4 1 . 4 . 1 s c a d a 系统中的无功补偿问题 无功补偿设备介绍 随着电力系统的发展， 对无功功率的动态补偿的需求越来越大，因此无功 补偿设备和技术也在不断更新，无功补偿补偿设备主要有以下几种: 同步调相机:调相机实质上是一种不带机械负载的同步电动机，调节其 励磁，既可以发出无功功率，又可以吸收无功功率，它是最早采用的一 种无功补偿设备，在并联电容器得到大量采用后，他退到次居地位。 并联电容器:并联电容器补偿无功功率方式有三种方式，集中补偿，分 组补偿和就地补偿。 静止无功补偿装置: 静补装置( s v c ) 专指使用晶闸 管的静止无功补偿装 置， 包括晶闸管控制电抗器( t h y r i s t o r c o n t r o l l e d r e a c t o r -t c r ) 和晶闸管 投切电容器( t h 州s t o r s w i t c h c a p a c i t o r -t s c ) ，以及这两者的混合装置 t c r + t s c ，或者晶闸管控制电抗器与固定电容器( f i x e d c a p a c i t o r -f c ) 或机械投切电 容器( m e c h a n i c a l l y s w it c h e d c a p a c i t o r -m s c ) n合使用的 装置。 静止无功发生器:分为电压桥式电路和电流桥式两种，通过控制桥式电 路，可以达到动态补偿的要求，比传统s v c有更好的效果。 1 .4 . 2马路湾s c a d a系统中的无功补偿问题 无功补偿和 s c a d a系统一样， 是电力系统中比较重要的组成部分， 当前， 马路湾s c a d a系统中已经就无功补偿问题进行了一定的处理，软件上采用无 功综合优化算法， 通过采集来的实时功率信息，通过无功优化算法函数进行分 析，产生相应的控制信号， 作为给定，通过上下位机的通信，将信号发送至执 行机构，对电力系统实现补偿的目的。 一 5一 东北大学硕士学位论文第 i 章 绪论 然而，由于目前多数补偿装置存在着各种不足，因此人们越来越关注新设 备及新方法的研究，本文在马路湾s c a d a系统原有无功控制系统的基础上， 对新型的无功补偿设备进行了研究， 以希望能够对目前系统的无功补偿功能进 行提高。 1 . 5 文中所作的的工作 本文对马路湾s c a d a软件系统首先对软件各模块进行了说明，然后重点 介绍了a d o技术在数据库操作上的应用和实时数据库的设计，以及数据通信 祯格式和多线程技术在本系统中的应用等。 另外，在电力系统中存在着大量感性负荷， 它们在系统运行中会消耗无功 功率，降低系统的功率因数，导致电网中出现无功电流， 给电网带来额外负担 且影响供电质量。 解决这些问题的一个有效方法就是进行无功补偿， 这也是当 今电气自 动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题， 且正在受 到越来越多的关注。因此，本文针对 s c a d a系统中的无功补偿设备一一静止 无功发生器进行研究， 详细介绍了静止无功发生器的原理和控制方法， 瞬时无 功功率理论以及在此基础上的无功电流检测方法， 并且设计了模糊控制器， 对 静止无功发生器进行控制，利用 ma t l a b进行了仿真，对于仿真结果作了比 较 。 一 6一 东北大学硕士学位论文第 i 章 绪论 然而，由于目前多数补偿装置存在着各种不足，因此人们越来越关注新设 备及新方法的研究，本文在马路湾s c a d a系统原有无功控制系统的基础上， 对新型的无功补偿设备进行了研究， 以希望能够对目前系统的无功补偿功能进 行提高。 1 . 5 文中所作的的工作 本文对马路湾s c a d a软件系统首先对软件各模块进行了说明，然后重点 介绍了a d o技术在数据库操作上的应用和实时数据库的设计，以及数据通信 祯格式和多线程技术在本系统中的应用等。 另外，在电力系统中存在着大量感性负荷， 它们在系统运行中会消耗无功 功率，降低系统的功率因数，导致电网中出现无功电流， 给电网带来额外负担 且影响供电质量。 解决这些问题的一个有效方法就是进行无功补偿， 这也是当 今电气自 动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题， 且正在受 到越来越多的关注。因此，本文针对 s c a d a系统中的无功补偿设备一一静止 无功发生器进行研究， 详细介绍了静止无功发生器的原理和控制方法， 瞬时无 功功率理论以及在此基础上的无功电流检测方法， 并且设计了模糊控制器， 对 静止无功发生器进行控制，利用 ma t l a b进行了仿真，对于仿真结果作了比 较 。 一 6一 东北大学硕士学位论文第 2 章 马路湾 s c a d a 第2 章 马路湾 s c a d a软件系统 2 . 1 s c a d a系统软件模块介绍 2 . 1 . 1 数据库检索模块 数据库检索系统为各应用程序提供可视化的数据库检索手段。 通过数据库 检索系统， 使用者可以直观的检索数据库中的各个数据， 不需记忆数据库的格式 和各种参数。 数据库检索系统被设计成一个动态链接库， 为用户自行开发的应用程序提 供数据库检索手段。 2 . 1 .2数据浏览和数据录入模块 据浏览和录入工具提供了一套完整的数据库中各数据表的管理手段， 使用 者不需通晓 s q l结构化数据库查询语言就能对本系统的实时数据库及基本数 据库( 商用数据库) 进行维护。 通过表格式的人机界面， 可直接对数据表中的记录 进行增加删 除及修改， 操作直观、方便。 系统维护人员也可通过此工具系统性地查看系统数据库表及各数据的特 性， 进行系统级维护。 2 . 1 .3告警处理模块 告警处理系统分服务器端和客户机端两部分。 服务器端告警处理程序接收来自 数据处理系统的各种事件告警信息， 并向 各客户机的告警处理程序点对点逐个发送， 同时将事件告警信息分类存入系统 基本数据库. 服务器端告警处理程序按照事件先后发生顺序，保留当前最新3 2 条各种事 件信息， 以备客户机查询， 同时也为新登录的客户机提供开机前发生的 3 2条最 新事件消息。 一 ，一 东北大学硕士学位论文第 2 章 马路湾 s c a d a 第2 章 马路湾 s c a d a软件系统 2 . 1 s c a d a系统软件模块介绍 2 . 1 . 1 数据库检索模块 数据库检索系统为各应用程序提供可视化的数据库检索手段。 通过数据库 检索系统， 使用者可以直观的检索数据库中的各个数据， 不需记忆数据库的格式 和各种参数。 数据库检索系统被设计成一个动态链接库， 为用户自行开发的应用程序提 供数据库检索手段。 2 . 1 .2数据浏览和数据录入模块 据浏览和录入工具提供了一套完整的数据库中各数据表的管理手段， 使用 者不需通晓 s q l结构化数据库查询语言就能对本系统的实时数据库及基本数 据库( 商用数据库) 进行维护。 通过表格式的人机界面， 可直接对数据表中的记录 进行增加删 除及修改， 操作直观、方便。 系统维护人员也可通过此工具系统性地查看系统数据库表及各数据的特 性， 进行系统级维护。 2 . 1 .3告警处理模块 告警处理系统分服务器端和客户机端两部分。 服务器端告警处理程序接收来自 数据处理系统的各种事件告警信息， 并向 各客户机的告警处理程序点对点逐个发送， 同时将事件告警信息分类存入系统 基本数据库. 服务器端告警处理程序按照事件先后发生顺序，保留当前最新3 2 条各种事 件信息， 以备客户机查询， 同时也为新登录的客户机提供开机前发生的 3 2条最 新事件消息。 一 ，一 东北大学硕士学位论文第2 章 马路湾 s c a d a 服务器端告警处理程序还负责对历史库中的事件告警信息进行管理， 根据 用户设定的保留期限， 自 动清除多余的内容， 减少系统资源占用。 客户机端告警程序在事件发生时， 自 动弹出告警显示框， 在显示框中， 将根 据用户设定的关心内容， 列出当前最新信息中的相关事件， 并根据事件信息启动 推 出相关画面。 每台客户机的用户可根据需要设定自己所关心的内容， 舍去不相干信息， 还 可设置是否推出相关画面。 2 . 1 .4公式编译和管理模块 考虑到应用的广泛适应性和功能的自由扩展性， 系统配套了一套完整的自 定义公式编译子系统。此子系统中提供了几乎各种常用数学函数， 并允许组合、 嵌套， 同时允许带条件运算及递归。利用此系统的功能可以生成各种计算公式， 满足多方面的应用需求。 2 . 1 . 5数据采样和历史数据管理模块 系统可对数据库中的各个数据， 由用户设定采样同期进行定时采样。 本系统所有的历史采样数据具有统一的格式和特性， 不再区分报表数据和 曲线数据， 报表和曲线可以共同使用历史采样数据。历史数据存放在基本数据 库的历史数据表中， 并带有时标。 报表、曲线显示软件及其它应用软件可对历史数据进行各种统计、计算， 大大增强了系统的数据统计能力。 标准商用数据库的开放性使得历史数据作为 共享的信息资源， 为生产及管理提供科学的依据。 2 . 1 .6图形界面系统 图形界面系统由颜色管理软件、设备定义与管理软件、画面制作软件、画 面管理软件及实时画面显示软件组成。 颜色管理软件负责对与颜色有关的具有特定含义的某些系统内容实行系 统统一管理， 避免颜色的歧义性和不一致性。并在必要时实现全系统的颜色的 统一修改。 ( 如各种电 压等级表示色， 设备运行、备用、 停运、检修等的表示色 等等) 。 一 吕一 东北大学硕士学位论文第2 章 马路湾 s c a d a 服务器端告警处理程序还负责对历史库中的事件告警信息进行管理， 根据 用户设定的保留期限， 自 动清除多余的内容， 减少系统资源占用。 客户机端告警程序在事件发生时， 自 动弹出告警显示框， 在显示框中， 将根 据用户设定的关心内容， 列出当前最新信息中的相关事件， 并根据事件信息启动 推 出相关画面。 每台客户机的用户可根据需要设定自己所关心的内容， 舍去不相干信息， 还 可设置是否推出相关画面。 2 . 1 .4公式编译和管理模块 考虑到应用的广泛适应性和功能的自由扩展性， 系统配套了一套完整的自 定义公式编译子系统。此子系统中提供了几乎各种常用数学函数， 并允许组合、 嵌套， 同时允许带条件运算及递归。利用此系统的功能可以生成各种计算公式， 满足多方面的应用需求。 2 . 1 . 5数据采样和历史数据管理模块 系统可对数据库中的各个数据， 由用户设定采样同期进行定时采样。 本系统所有的历史采样数据具有统一的格式和特性， 不再区分报表数据和 曲线数据， 报表和曲线可以共同使用历史采样数据。历史数据存放在基本数据 库的历史数据表中， 并带有时标。 报表、曲线显示软件及其它应用软件可对历史数据进行各种统计、计算， 大大增强了系统的数据统计能力。 标准商用数据库的开放性使得历史数据作为 共享的信息资源， 为生产及管理提供科学的依据。 2 . 1 .6图形界面系统 图形界面系统由颜色管理软件、设备定义与管理软件、画面制作软件、画 面管理软件及实时画面显示软件组成。 颜色管理软件负责对与颜色有关的具有特定含义的某些系统内容实行系 统统一管理， 避免颜色的歧义性和不一致性。并在必要时实现全系统的颜色的 统一修改。 ( 如各种电 压等级表示色， 设备运行、备用、 停运、检修等的表示色 等等) 。 一 吕一 东北大学硕士学位论文第2 章 马路湾 s c a d a 服务器端告警处理程序还负责对历史库中的事件告警信息进行管理， 根据 用户设定的保留期限， 自 动清除多余的内容， 减少系统资源占用。 客户机端告警程序在事件发生时， 自 动弹出告警显示框， 在显示框中， 将根 据用户设定的关心内容， 列出当前最新信息中的相关事件， 并根据事件信息启动 推 出相关画面。 每台客户机的用户可根据需要设定自己所关心的内容， 舍去不相干信息， 还 可设置是否推出相关画面。 2 . 1 .4公式编译和管理模块 考虑到应用的广泛适应性和功能的自由扩展性， 系统配套了一套完整的自 定义公式编译子系统。此子系统中提供了几乎各种常用数学函数， 并允许组合、 嵌套， 同时允许带条件运算及递归。利用此系统的功能可以生成各种计算公式， 满足多方面的应用需求。 2 . 1 . 5数据采样和历史数据管理模块 系统可对数据库中的各个数据， 由用户设定采样同期进行定时采样。 本系统所有的历史采样数据具有统一的格式和特性， 不再区分报表数据和 曲线数据， 报表和曲线可以共同使用历史采样数据。历史数据存放在基本数据 库的历史数据表中， 并带有时标。 报表、曲线显示软件及其它应用软件可对历史数据进行各种统计、计算， 大大增强了系统的数据统计能力。 标准商用数据库的开放性使得历史数据作为 共享的信息资源， 为生产及管理提供科学的依据。 2 . 1 .6图形界面系统 图形界面系统由颜色管理软件、设备定义与管理软件、画面制作软件、画 面管理软件及实时画面显示软件组成。 颜色管理软件负责对与颜色有关的具有特定含义的某些系统内容实行系 统统一管理， 避免颜色的歧义性和不一致性。并在必要时实现全系统的颜色的 统一修改。 ( 如各种电 压等级表示色， 设备运行、备用、 停运、检修等的表示色 等等) 。 一 吕一 东北大学硕士学位论文第 2 章 马路湾 s c a d a 设备定义与管理软件负责定义并管理系统中各种设备的显示符号， 以及设 备在各种运行状态和实时值组合情况下的各种显示方式和特性， 而且所有设备 的图符及显示方式和特性全部可由用户自行设定。 用户可定义多种形