鄧桂勇 白宇

摘 要 為更好地實現(xiàn)全局最優(yōu)控制將五區(qū)圖和九區(qū)圖相互配合，形成九區(qū)圖和五區(qū)圖的組合策略，根據(jù)設(shè)定的最優(yōu)限值曲線，按照九區(qū)圖判斷各變電站的無功調(diào)壓設(shè)備的工作點區(qū)域及啟動區(qū)的上下限，僅對有越限的變電站按照五區(qū)圖進行VQC裝置的調(diào)控，以達到減少控制變量頻繁操作，又保證全網(wǎng)電壓質(zhì)量和電網(wǎng)潮流最優(yōu)分布的目的。

【關(guān)鍵詞】電壓無功控制 變電站自動化 “九區(qū)圖”控制策略 “五區(qū)圖”控制策略

1 “九區(qū)圖”、“五區(qū)圖”原理分析

1.1 九區(qū)圖的控制原理與分析

九區(qū)圖控制策略是典型的電壓、無功雙參數(shù)控制策略， 它是根據(jù)變電站運行中電壓和無功均存在合格、過高和過低3種狀態(tài)，而將二維坐標平面分為九個區(qū)域。電壓無功綜合控制的基本原理是實時采集變壓器系統(tǒng)側(cè)輸入無功功率Q和低壓側(cè)母線電壓U，然后根據(jù)調(diào)節(jié)判據(jù)得出不同區(qū)域的控制方法，通過調(diào)節(jié)有載變壓器分接頭位置或投切電容器，保證電壓合格和無功基本平衡。

其控制目標是使電壓和無功控制在9區(qū)，首要目標是將被測母線的電壓控制在規(guī)定的U上限和U下限之間，保證電壓合格。同時要盡量使無功功率控制在Q上限和Q下限之間，如果電壓無功不能同時達到要求，則優(yōu)先保證電壓合格?？刂蒲b置根據(jù)電壓、無功、時間、負載率、調(diào)壓分接頭和電容器所處狀態(tài)（位置）等諸因素進行判別，根據(jù)實時數(shù)據(jù)判斷當前的運行區(qū)域，再按照一定的控制方案，閉環(huán)地控制站內(nèi)并聯(lián)補償電容器的投切及有載調(diào)壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)，以最優(yōu)的控制順序和最少的動作次數(shù)使運行點進入到第9區(qū)（正常工作區(qū)）。

1.2 九區(qū)圖控制策略存在的問題

（1）控制策略是基于固定的電壓無功上下限而未考慮無功調(diào)節(jié)對電壓的影響及其相互協(xié)調(diào)的關(guān)系。

（2）用于運算分析的信息具有隨機性、分散性的特點，造成了控制決策的盲目和不確定性，實際表現(xiàn)為裝置頻繁調(diào)節(jié)。

（3）“九區(qū)圖”的某些區(qū)對于兩類設(shè)備的控制都起作用時，難以區(qū)分哪一類的效果更好。

（4）“九區(qū)圖”中的兩類設(shè)備動作的先后順序?qū)刂平Y(jié)果影響很大，如果順序不當，會產(chǎn)生頻繁動作、投切振蕩等現(xiàn)象。

（5）“九區(qū)圖”對于控制設(shè)備的使用是無限次的，而實際操作中分接頭調(diào)節(jié)和電容器組投切次數(shù)是有嚴格限制的。

（6）由于只要進入第9區(qū)就不會再有調(diào)節(jié)，可能造成系統(tǒng)長時間運行在電壓或功率因數(shù)不合格狀態(tài)邊緣，而不能做到將系統(tǒng)控制在額定最佳運行狀態(tài)。

1.3 五區(qū)圖的控制原理與分析

根據(jù)具體操作動作性質(zhì)的不同， VQC裝置的最基本操作動作分為：無動作、升變壓器檔位、降變壓器檔位、投電容、切電容這五個動作。根據(jù)所給的控制目標，同時兼顧閉鎖約束條件，判斷選擇5種操作動作中最優(yōu)的一個作為實際執(zhí)行命令，這就形成了直接以裝置動作為控制對象的，面向操作動作的控制思想。

設(shè)理想工作點（目標工作點）為，當前工作點為，當執(zhí)行完第i項操作后，工作點移動到，定義到目標工作點的距離的平方為操作優(yōu)劣距離：

于是可以將電壓無功綜合控制裝置的操作看成是進行可選的動作，以Li最小為最優(yōu)控制目標，形成以操作優(yōu)劣距離最短為判據(jù)來確定最優(yōu)操作動作的控制策略，通過選擇最優(yōu)操作量fi，使當前工作點向最優(yōu)控制目標點逼近。

1.4 五區(qū)圖控制策略存在的問題

（1）在“五區(qū)圖”中最優(yōu)控能目標不能選取一個工作用點，需選擇一個最優(yōu)控制區(qū)域作為控制指向的目標。

（2）在最優(yōu)控制區(qū)域內(nèi)是系統(tǒng)的非啟動動作區(qū)，控制機構(gòu)不動作，只有在工作點越出最優(yōu)控制區(qū)域，系統(tǒng)才可能啟動動作。

（3）只能實現(xiàn)局部優(yōu)化，保證受控母線電壓合格，不能實現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)控制以達到全網(wǎng)功率損耗最小的目的。

2 控制思想的引入

系統(tǒng)對控制不僅有準確性要求，還有對穩(wěn)定性的要求，為了更好地實現(xiàn)全局最優(yōu)控制，將五區(qū)圖和九區(qū)圖相互配合形成九區(qū)圖和五區(qū)圖的組合策略，九區(qū)圖動作啟動值是基于全網(wǎng)最優(yōu)無功電壓整定，當工作點越出最優(yōu)控制區(qū)，啟動控制進行最優(yōu)操作判斷，選取合適的操作動作。對于全網(wǎng)的變電站，根據(jù)設(shè)定的最優(yōu)限值曲線，按照九區(qū)圖判斷各變電站的無功調(diào)壓設(shè)備的工作點區(qū)域及啟動區(qū)的上下限，僅對有越限的變電站按照五區(qū)圖進行VQC裝置的調(diào)控，既可減少控制變量的頻繁操作，又可保證全網(wǎng)電壓的質(zhì)量和全網(wǎng)潮流的最優(yōu)分布。

3 九區(qū)圖與五區(qū)圖的組合控制策略

將五區(qū)圖和九區(qū)圖相互配合，九區(qū)圖動作啟動值是基于全網(wǎng)最優(yōu)無功電壓整定，當工作點越出最優(yōu)控制區(qū)，啟動控制進行最優(yōu)操作判斷，選取合適的操作動作，形成九區(qū)圖和五區(qū) 圖相互配合的控制策略（如圖1所示）。

4 結(jié)束語

這種整定方法克服了變電站局限于無功，電壓就地控制，從優(yōu)化與控制的角度使局部優(yōu)化、分散控制變?yōu)槿謨?yōu)化、集中控制與分散控制相結(jié)合，提高了系統(tǒng)電壓的合格率、降低了系統(tǒng)的總線損。

參考文獻

[1]劉連光，林峰，姚寶琪.機電一體開關(guān)低壓無功補償裝置的開發(fā)和應(yīng)用[J].電力自動化設(shè)備，2003.

[2]嚴浩軍.變電站電壓無功綜合控制策略的改進[J].電網(wǎng)技術(shù)，1997.

[3]趙登福，張濤，楊靖.新型變電站電壓無功綜合控制裝置的研制[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012.

作者單位

國網(wǎng)河南桐柏縣供電公司 河南省南陽市 474750