辐射式电网无功电压 优化集中控制的一种实用方法

电力18讯：    
(杨安东 山东省泗水县电力局 )


摘要：本文介绍一种适合于辐射式电网无功电压优化集中控制的实用方法。这种方法避免对网络进行潮流计算，依据专家系统产生式规则，结合模糊理论的原理，形成系统规则库，推理无功电压优化集中控制的结论，达到实用、高效、能在线应用的目的。

1引言
　　线损是反映供电企业管理水平和经济效益的重要指标，减少线路无功负荷的输送、实现无功负荷的就地平衡是降低线损的重要手段；电压是电能质量的一个重要指标，是供电企业优质服务水平的重要体现。同时，线损指标和电压合格率也是建设一流供电企业的必备条件和重要考核指标。因此，通过对无功电压的优化控制以减少网络损耗、提高电压质量，具有特别重要的意义。

　　变电站电压无功控制的目标是控制低压母线电压和流经主变压器的无功潮流。一方面，有载调压分接头通常用来维持二次侧电压在额定电压的附近，当电压越限时，相应地调节分接头；另一方面，根据主变流过的无功来决定电容器的投切。在这种控制策略下，电容器和有载变压器分接头被单独使用来分别控制流经主变压器的无功潮流尽可能小和母线二次侧电压尽量维持在期望电压值的附近。然而投切电容器会影响母线电压且引起分接头的动作太多，调节有载变压器分接头也会影响系统的无功潮流。这样，有必要协调电容器投切和分接头调节。近年来，随着变电站综合自动化的发展，母线电压、流过主变压器的有功和无功、电容器的开/合状态、有载变压器的分接头位置可以连续地监测和记录，利用这些数据可以实时优化控制分接头位置和电容器状态。

　　本文介绍Power2000型“电网无功电压优化控制综合管理系统”，该系统采用专家系统和模糊理论来体现电压无功优化控制的规则，而不对网络进行潮流计算，从实用性角度出发，是实现无功电压优化控制调节的新方法。

2无功电压优化控制模型
　　辐射电网无功电压控制模型需要考虑到1天24小时内电网中所有变电站二次母线电压尽可能接近给定值(10pu)，同时电网网损尽可能小。除了各节点电压的上、下限约束外，由于频繁调节变压器分接头和投切电容器会降低它们的寿命期望值，约束条件中还考虑到了最大允许变压器分接头调节次数和电容器投切次数。辐射电网无功电压控制模型如下：
(1)
(i=1,2,…24小时，j=1,2,…n；n为电网中同时具有有载调压变压器和电容器的变电所个数。)
　　(2)
　　约束条件为：
　　公式(2)中：J1是为了保证一天24小时内某变电站二次母线电压尽可能保持在给定值(10－107pu)附近；J2是为了保证流经主变无功潮流尽可能小，从而使主变损耗得到降低；J3是为了使得变压器分接头动作次数尽可能小；J4是为了使得电容器动作次数尽可能小。

　　为了获得理想的优化控制结果，采取专家系统和模糊理论来找到一个合适的电容器投切和分接头调节的调度方案，以致电网中n个变电所的二次侧母线电压和主变无功潮流达到满意程度。硬约束条件包括n个变电所的变压器分接头一天最大允许动作次数KT，电容器最大允许投切次数KC，节点电压限制，即所有节点(根节点除外)电压都不能越上限Vmax(107pu)和下限Vmin(10pu)，主变无功潮流允许并实现倒送不超过某一指定值。

3模糊系统及应用
　　模糊系统是专家系统与模糊理论的结合。一般地讲，专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它根据某个领域的专家提供的知识与经验进行推理和判断，模拟专家的决策过程，以解决那些需要专家决策的复杂问题。而模糊理论是将经典集合理论模糊化，并引入语言变量和近似推理的模糊逻辑，具有完整的推理体系的智能技术。

　　本文采用的知识表示方式是产生式规则的系统，即把主变压器分接头调节、电容器动作以及运行人员的经验用规则表示出来，形成调度的专家系统知识库，进而根据电网SCADA系统提供的实时信息对知识库进行推理，获得电压无功优化控制的结论。
　　产生式规则用于表示具有因果关系的知识，其基本形式如下：
　　IF　P　THEN　Q
　　其中：P代表一组前提或状态，Q代表若干结论或动作。其含义是如果前提P得以满足，即为“真”，则可得出结论Q或Q所规定的动作。
　　为方便述说，下面举几个例子，可以更清楚地理解产生式规则记录形式化的原理和过程。
　　例如在系统规则库有如下规则集：
　　(1)前提：实施全网优化调节电压，获得以最少的变压器分接开关调节次数，达到了最大面积地提高电压合格率，避免了多变电所多主变同时调节主变分接开关引起的分接开关调节振荡。
　　状态：假设无功功率流向合理，当某变电所低压侧母线电压偏离合格范围时；
　　结论：分析同电源同电压级变电所和上级变电所电压情况，自行决定是调节本变电所主变分接开关档位还是调节上级电源变电所主变分接开关档位。
　　(2)<