变电站电压无功的控制研究

的。按控制策略 的不同可分为以下几种：

　　3.1 单一控制策略

　　3.1.1 按功率因素控制

　　功率因素数值实时变化是在一定范围内的，以 功率因素作为判据是，即当功率因素低于所设定的 变化范围下限时，电容器组投入，当功率因数高于 所设定的变化范围区间的上限时，电容器组切除。 但是这种控制方式没有考虑投切并联电容器后无 功功率的变化对母线电压的影响，而且假如负荷较 小，投切电容器组产生的无功功率的变化会使功率 因数发生较大的变化，因此，投切电容器组的动作 过于频繁， 极易引起投切振荡。 为了克服这些缺陷， 出现了改进的自动投切装置，这种装置根据负载区 的不同自动整定各负载区不同的功率因数，并采用 自动选取法进行自动投切，此外，临界因数法也是 一种解决临界振荡问题经常采用的方法，这种方法 限定了轻负荷时的临界震荡区，有效地解决了电容 器投切的振荡问题。

　　3.1.2 按电压控制

　　电压控制是通过实施监控母线电压的变化看、来进 行电容器组的投入或切除操作。当母线电压低于所 设定的限定值时，投入相应数量的补偿电容器组， 当母线电压高于所设定的变化范围限定值时，自动 切除相应数量的补偿电容器组。但是这种判据忽略 了无功功率因数平衡这个要求，虽然对母线电压的 调节取得了一定的效果，但是在无功功率补偿问题 上，作用并不明显。

　　3.2 综合控制策略

　　3.2.1 按电压和昼夜时间负荷控制

　　此方法是通过研究采集到的变电站的日负荷 曲线变化特点，然后通过给曲线分段来确定负荷时 段分布的。采用这种方法，可以在不同负荷阶段及 时监控变电站电压和无功功率，调节变压器的分接 头和并联电容器组。由于需要对负荷进行分段，此 方法的适应性较差，只适和变电站的负荷比较稳定 的情况，而且随着季节和负荷的不断变化，负荷时 段的划分需要进行相应调整。

　　3.2.2 按电压综合控制有载分接开关和电容器组

　　其电压控制边界如图 A1 所示，当母线电压 U≤ Ut下限时， 降有载分接开关升压;当 U≤Uc 下限 时，投入电容器组;当 U≥ Ut上限时，升有载分接 开关降压;当 U≥Uc 上限时，切除电容器组。这种 方案比仅调节电容的方案好一些，但仍没有考虑无 功的补偿效果，且调节过程也不合理，比如电压高是升有载分接开关还是切电容，要首先判别电压高 是由无功过剩引起的还是由于有载分接开关位置 过低引起的，不能简单的规定调有载分接开关或是 投切电容器组。

　　3.2.3 按电压和功率因数复合控制

　　按电压、功率因数复合控制构成的判据有两种 判别方式，一是以电压以主，功率因数为辅，即只 要电压合格， 则不考虑功率因数， 当电压不合格时， 根据电压和功率因数的性质决定电容器组的自动 投切;另一种是以电压和功率因数作为两个并行的 判据，即使电压在合格范围内，如果功率因数满足 投切的条件，则对电容器组发出投切指令。第一种 判别方式，尽管考虑了无功补偿效果，但由于在某 些运行状态下，缺无功补不上去，超无功切不下， 致使无功补偿效果仍然较差;第二种判别方式， 在某 些运行状态存在对并联补偿电容频繁误投切现象。

　　3.2.4 电压和无功综合控制

　　利用电压和无功构成综合判据，按照电压上、 下限和无功上、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。在变 电站实际运行中， 根据采集的电压、 无功数据信息， 来判断当前运行在哪个区域，然后分别按照九区图 的每个区的控制调节策略，制定变压器分接头挡位 和补偿电容器组 的投切控制策略。在图 A2 中，U 上限和 U 下限根据电压合格范围确定， 有时为了实 现电压逆调整，需要根据各个负荷时段确定电压的 上、 下限;Q 上限和 Q 下限是根据每组电容器容量、 电容偏差及无功基本平衡和保持投切基本稳定原 则确定。Q 下限表示无功过剩，Q 上限表示无功不 足。各个区的控制规则如下［7，8］：

　　0 区——电压无功均合格，不调节，此区为稳 定工作区。

　　1 区——电压越上限，降压。

　　2 区——电压越上限，无功越上限，先降压， 如无功仍越上限，投电容。

　　3 区——电压合格，无功越上限，投电容。 4 区——电压越下限， 无功越上限， 先投电容， 若电压仍越下限则升压。

　　5 区——电压越下限，升压。

　　6 区——电压越下限，无功越下限，先升压， 如无功仍越下限，切电容。

　　7 区——电压合格，无功越下限，切电容。

　　8 区——电压越上限， 无功越下限， 先切电容， 如电压仍越上限则降压。

　　3.3 基于人工智能的电压无功控制策略

　　3.3.1 基于模糊控制理论的电压无功控制原理

模糊控制适用于不确定的、有不同量纲的、相 互冲突的多目