新型变电站电压无功综合控制装置的研制

新型变电站电压无功综合控制装置的研制

何湘阳[1]2008年在《基于TSC的电压无功优化控制装置的研究与设计》文中认为电网电压无功控制问题是一个关系到系统电压稳定、保证电压质量、提高电网运行经济性的重大课题,一直受到电力系统运行人员和研究人员的关注。对于联系电网和用户的变电站来讲,通过合理调节变压器分接头和投切电容器组,在很大程度上可以保证电压质量的合格及无功的就地平衡。变电站电压无功综合控制既是变电站自动化系统必不可少的功能之一,也是区域网电压无功集中控制的重要组成部分。随着近几年电网改造在全国范围的展开,大部分带有电容器和有载调压变压器的变电站都装上独立的VQC。虽然这些装置在改善电压质量和降低网损等方面起到积极作用,但是在运行中也发现了一些不足和有待提高的地方。针对上述存在的问题,迫切需要设计一种能够适应变电站自动化系统和电压无功综合控制的需要,弥补当前控制装置存在的不足,利用模糊控制和计算机仿真技术,研制性能更加完善,实用性更强的变电站电压无功控制装置。通过分析目前变电站的电压无功控制情况,在满足“保证电压合格,无功基本平衡,尽量减少调节次数”的变电站电压无功综合调节的基本原则要求前提下,本文提出了基于TSC的电网电压无功优化方案,设计了结合模糊控制和专家系统这两种人工智能方法的控制器,既保留了模糊控制处理不确定性问题的能力,又可以充分利用专家系统的综合决策能力。论文以变电站为例,具体论述了基于模糊控制和专家系统的变电站电压无功控制系统的设计过程,并通过实例仿真对其效果进行了验证。根据电压无功控制装置的技术要求和控制功能,本文设计了一种采用工控机硬件平台和基于PSD芯片的单片机系统的新型半独立式VQC控制装置,完成了装置的硬件选型、调试和软件设计。样机的全面测试和试运行结果,表明该装置调节和控制方法合理、准确、可靠,可有效解决以往变电站电压无功控制装置由于控制策略和硬件的限制所产生的控制效果差、动作频繁、界面不友好等缺陷,其性能指标完全满足变电站运行需要,达到实用化要求。

王雨来[2]2014年在《变电站电压无功自动控制装置的研制》文中提出随着现代电网电力系统的规模日趋扩大化,电网中的用户对于电能的质量和电网的可靠性要求也日渐提高。现代电力系统中的电压稳定性已然成为了衡量电能质量的重要标准之一,而另一方面电网功率因数与系统电压的稳定性之间有着至关重要的联系,所以如何维持电网中的无功平衡与电压稳定这一难题越发重要,需要我们综合分析,寻找良好的解决方案。维持系统电压稳定性的决定性因素便是保证系统电网中功率因数的平衡,实现电力系统运行时的无功平衡是优化无功潮流、保障电网中电压稳定,改善用户体验感的首要前提条件。而作为连接电网和用户之间的纽带,变电站是维持无功平衡、保障电压稳定,降低电网损耗的关键性装置,稳定变电站的电压使得用户端始终处于系统电压额定要求范围之内,对于电力系统规模的发展和影响的扩大有着至关重要的作用。现代电力系统中,变电站采用的电压和无功控制装置主要包括以下五种设备:有载调压变压器分接头、并联补偿电容器组、同步调相机、同步发电机和静止补偿器。其中,调节有载调压变压器和投切并联电容器组在电气工程应用中已经存在成熟的技术并得到广泛地应用,有鉴于此本文设计中针对变电站电压稳定和无功因数的调节问题主要采用以上两种方式来实现电网局部电压和无功的综合优化。在电气工程实际应用领域,对于控制策略进行系统分析和综合比对之后,大多数变电站选用了九区图作为电压和无功判据控制策略,传统的九区图控制策略已经在电力系统中得到了广泛地应用,但是在某些九区图控制区域,当涉及到电压和功率因数两个参数需要同步调节时,传统的九区图控制算法会出现相互干涉,从而产生电压和无功调节频繁动作的问题。针对这-问题进行系统分析和工程实践后发现将传统的九区图改进为模糊边界九区图控制策略,不仅成功地解决了九区图部分区域在电压无功调节时频繁动作的问题,更有效提高了电网中电能使用效率从而降低了能量损耗。当系统无功趋于平衡、电压参数正常时,模糊边界九区图控制策略将会以最低的频率调节分接开关,这使得有载调压变压器的分接开关的调节次数大幅降低,从而使得分级开关的自然寿命大幅增加,不仅节约了实际投入的经济成本,还满足了绿色环保节能技术要求。因此,本文研制的变电站电压无功自动控制装置采用了电压无功模糊边界九区域作为变电站系统的控制策略。变电站电压无功自动控制装置不仅要符合相关国家标准和行业技术规范的技术性能要求,更要求其能够满足变电站长期运行时稳定性、安全性的需求,本研制方案在确保变电站并列或解列运行方式下工作时,可以实现两台双圈或叁圈变压器的无功自动电压控制,同时通过报警装置和远程控制网络实现调节控制电压和功率两项参数不超过标准允许偏差范围。综上所述,本文研制的变电站电压无功自动控制装置采用的控制装置为有载调压变压器和并联补偿电容器组两种,电压和无功判据选择了模糊边界九区域控制策略,核心主控装置采用了单片机并编制设计了单片机控制流程图,实现与控制系统主电路的链接,并设计了软件系统将变电站的自动控制装置连接为一个有机整体。同时,为了实现良好的人机互动功能,研制的时候将软件VQC和上位计算机添加进本控制装置,以确保变电站自动控制装置拥有优秀的信息通道、简便的操作程序、智能的控制界面。

芦洪涛[3]2005年在《新型变电站电压无功综合控制系统研究》文中指出变电站综合自动化,电网调度自动化和区域网电压无功优化控制的发展,对变电站电压无功综合控制系统(VQC)提出了越来越高的要求。本文从变电站电压无功优化控制和提高变电站综合自动化水平着眼,对变电站电压无功控制应用方面的问题进行了研究,并在MCVQ-1型电压无功控制装置的基础上进行了新型变电站电压无功综合控制装置的研制工作。 首先简要回顾电压无功控制的发展概况,着重分析并指出了变电站电压无功控制装置的实现方式及现有电压无功控制装置的缺陷;通过理论分析,在讨论电力系统电压、无功调节特点以及电压无功总体控制原则的基础上讨论了变电站电压无功控制特性以及控制原理,给出了变电站电压无功的控制规律;考虑了变压器分接头的变化及电容器组的投切对无功和电压的综合影响,提出将基于模糊边界的电压无功调节判据应用于新型控制装置,针对电压、无功的各种运行控制区域给出了相应调节策略;从理论上分析了谐波与并联电容器的相互影响,从电压无功装置的角度提出防止变电站谐波放大的措施。 随着计算机技术、通信技术以及变电站自动化、调度自动化水平的提高,区域电网电压无功优化控制的实现已成为可能,本文就实现电压无功优化控制的两种方式进行了比较,提出分布式电压无功优化控制系统更适合目前电网运行。结合区域网电压无功优化控制和变电站自动化系统的实际要求,对调度与VQC通信内容进行了讨论,提出了VQC通信的内容及数据结构,制定了VQC与调度端的通信规约,并在MCVQ-1型电压无功控制装置上实现了通信功能。 最后本文在MCVQ-1型电压无功控制装置的基础上,提出了面向分布式电压无功优化控制系统的AVR+DSP的新型变电站电压无功综合自动控制装置的研制,给出了具体的软硬件设计方案。由AVR单片机作为系统主CPU,承担系统的控制任务,完成对外围电路和人机接口的控制,处理外部中断,并完成与上位机的通信功能;采用数字信号处理器(DSP)TMS320F240作为从CPU,承担系统主要数据采集和处理任务;采用交流采样,得到高精度的测量结果,能够自动实时测量电网的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和谐波含

吴志宏[4]2007年在《基于PLC的变电站电压无功综合控制系统的研究》文中研究表明随着社会生产的发展和人民生活水平的提高,对供电质量的要求也越来越高,电压是标志电能质量的一个基本技术指标,它与无功功率密切相关。本文阐述了电压无功综合控制对于电力系统运行及工农业生产的重大意义;综述了国内外在这一领域中的研究所取得的成果、面临的问题和发展的前景。针对目前我国应用最为广泛、性能价格比最佳的并联电容与有载调压变压器综合控制装置的研制开发中所涉及的问题进行了较全面的分析与研究,提出了一种符合当前变电站综合自动化发展需要的可靠性高、组态灵活、功能齐全的变电站电压无功综合控制方案。该方案主控单元选用抗干扰能力强、指令丰富、扩展灵活、通讯联网能力强的西门子S7-226PLC作为控制核心;参数检测单元选用可靠性高、具有通讯功能的智能型综合电量变送器;控制主机通过与参数检测单元通讯获得所需参数,同时还可与上位机或其他具有串口的设备通讯。采用的电压无功控制策略,从系统的实际需要出发,充分考虑了影响电压无功控制效果的主要因素,控制决策以实时计算数据为参考,控制精度高,并有效避免了无效调节对设备及系统造成的危害;控制软件根据已经确定的控制算法做出控制决策并能够完成系统运行方式的自动识别、电容器的循环投切,电容器及分接头的保护及通讯等功能。文中还阐述了电容器接线形式选择、串联电抗及高压真空开关的选择依据以及变压器调档控制原理。理论分析和仿真计算均证明了本文中所提出的控制策略的精确性和严密性;试验证明了该设计方案先进、灵活、可靠、功能齐全,符合电力系统自动化对控制装置的要求。

王磊[5]2004年在《一种新型电压无功综合控制装置的研制》文中提出变电站电压无功综合控制装置通过调节变压器分接头和控制投切电容器组实现局部电压无功就地综合优化控制,它是电力系统电压调整和无功优化分配的重要手段,对提高电能质量,保证电力系统安全、经济运行意义重大。 针对目前大多数电压无功综合控制装置采用“九区图”控制原理的不足,解决变电站电压无功综合控制中补偿电容器投切和变压器分接头升降调节频繁及其产生的振荡等问题,本文提出了一种新的结合负荷预测、模糊控制和传统九区图的电压无功综合控制方法。该控制方法将超短期负荷预测引入电压无功实时控制,通过负荷预测掌握负荷变化和波动情况,结合九区图,在满足电压和功率因数(无功)要求的前提下,最大限度地减少电容器和变压器的调节次数。在负荷预测需要的负荷历史数据不全,或由于负荷突然变化等原因导致预测精度不高,无法达到预期控制效果时,本文采用基于模糊控制“九区图”的实时控制代替负荷预测方法进行控制,从而保证在各种条件下的控制效果。 基于新的控制方法,并根据电压无功控制装置的技术要求和控制功能,设计了一种采用IPC工控机硬件平台和Windows操作系统的新型电压无功综合控制装置,完成了装置的硬件选型、调试和软件设计。样机的全面测试和试运行结果,表明该装置调节和控制方法合理、准确、可靠,可有效解决以往变电站电压无功控制装置由于控制策略和硬件的限制所产生的控制效果差、动作频繁、界面不友好等缺陷,其性能指标完全满足变电站运行需要,达到实用化要求。

蔚飞[6]2010年在《STATCOM在电压/无功控制中协调应用的研究》文中认为变电站电压/无功控制一直以来都是众多学者和供电部门关注的问题。目前广泛使用的基于“九区图”电压无功控制策略,因为电压无功控制装置和控制策略的矛盾,在实际运行中暴露出严重的问题。从根本上改善电压无功调节特性,不仅要从控制策略上着手,还要从电压无功调节装置上着手。寻找一种满足工程实际需要的变电站电压无功控制方式具有重要的理论意义和工程实用价值。静止同步补偿器(STATCOM)具有响应时间短、产生谐波含量少,在系统电压下降时,输出无功的能力不受母线电压的影响。在系统故障或负荷突增时,能够快速的交换无功,动态提供无功支撑,从而较好地改善电压水平,抑制冲击负荷造成的电压波动。因此本文将STATCOM用于变电站电压无功控制中,改善变电站调压装置与控制策略“九区图”之间存在的不足,提出了一种在线灵敏度计算的基于“离散设备优先动作,连续设备精细调节”原则的电压无功控制策略,协调有载调压变压器、电容器以及STATCOM之间的运行。一方面,变电站侧的电容器作为主要的无功输出更加接近无功负荷端,对整个电网起到一个基础性的无功支撑作用,而STATCOM的无功出力保持一定裕量的状态,使之有足够的可调无功储备,以应对变电站紧急情况,提高运行的安全性,同时有效的减少变压器分接头和电容器组的动作次数;另一方面,离散控制的有载调压变压器和电容器只能实现阶跃、分段的控制,而且其调节容量是一个相对较大的数值,通过STATCOM快速的无功交换能力,降低电容器投切动作对系统造成的冲击。通过电磁暂态仿真软件EMTDC/PSCAD对EPRI36节点系统进行仿真分析,验证本文所提出的电压无功控制策略的可行性和正确性。

冯小明[7]2001年在《新型变电站电压无功综合控制装置的研制》文中认为本文针对目前变电站电压无功控制装置的实现方式以及普遍存在的缺陷,在VQC—III型电压无功控制装置的基础上,结合区域网电压无功集中控制和变电站自动化系统的发展,研制了在PC/104系统中嵌入DSP的新型变电站电压无功控制装置,并增加了新的功能。根据实际需要,对VQC的通讯规约进行了探讨,并在VQC—III型电压无功控制装置上实现了通讯功能。

赵国生, 束娜, 周志勇, 王毅[8]2015年在《新型变电站电压无功综合控制算法》文中研究说明传统的基于区域图控制的变电站电压无功综合控制方法对短期负荷波动的抗干扰能力较差,为解决该问题本文提出了一种变电站电压无功综合控制算法数学模型,该算法模型由启动判据、负荷预测结果修正算法、动作判据、区域配合算法几个数学模型构成,文中给出了这些模型的数学表达式,并给出了这些数学模型怎样与超短期负荷预测结果相结合来实现地区变电站的电压无功综合控制的方法,采用该算法研制的设备的变电站的运行结果证实了该算法模型的正确性与优越性.

赵登福, 司喆, 杨靖, 张涛[9]2000年在《新型变电站电压无功综合控制装置的研制》文中提出在原理上对传统“九区图划分法”进行了改进 ,推导出考虑电容器组电压特性的控制量算式 ,对运行状态进行了更细致的划分 ,并提出相应的控制策略。在硬件方面 ,采用了80 C196 KC单片机系统及 ISP(In System Programm able)器件 ,具有友好的人机界面 ;在通信方面 ,采用了 CAN总线通信协议。经过数值仿真和模拟试验 ,验证了文中方法的正确性和优越性 ,具有实用价值。

杨剑[10]2004年在《新型电压无功综合控制装置的研制》文中研究说明本文通过分析无功功率平衡和电压水平的关系,指出了电力系统电压调整的复杂性,然后讨论了变电站电压无功控制的原理,给出了控制的数学模型。在着重分析工程中使用较多的传统九区图控制策略的缺陷的基础上,提出了全新的控制方法,该方法以九区图为基础,并且在容易引起频繁动作的边界上采用BP前向人工神经网络预测变压器分接头调节和电容器投切后的电压无功,以决定采用何种控制方式,充分利用了BP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和补偿电容器投切的动作次数。为了更好地发挥人工神经网络的作用,笔者深入研究了BP前向人工神经网络,讨论了初始权值的影响与设置,隐含层层数的设定和神经元个数的选择,激活函数的选择等,并且在基本的BP学习算法的基础上给出了带冲量的自适应学习速率算法。仿真算例证明,运用分析所得到的结论建立的BP网络模型在预测中达到了满意的精度,并且表现出了较强的泛化能力(generalization capability)。论文在变电站变压器高压侧无功功率和目标侧母线电压的最佳变化曲线的基础上,给出了九区图电压无功上下限值的整定方法。由该方法整定的九区图和人工神经网络的结合使用,可以发挥控制策略的最佳控制性能,取得满意的控制效果。在研究上述控制策略的基础上,笔者研制了一种基于PC工控机硬件平台和Windows操作系统的高性能电压无功控制装置,解决了过去变电站电压无功控制装置由于软硬件的限制和控制方法的局限性而产生的各种缺陷。

参考文献:

[1]. 基于TSC的电压无功优化控制装置的研究与设计[D]. 何湘阳. 湖南大学. 2008

[2]. 变电站电压无功自动控制装置的研制[D]. 王雨来. 山东大学. 2014

[3]. 新型变电站电压无功综合控制系统研究[D]. 芦洪涛. 山东大学. 2005

[4]. 基于PLC的变电站电压无功综合控制系统的研究[D]. 吴志宏. 沈阳工业大学. 2007

[5]. 一种新型电压无功综合控制装置的研制[D]. 王磊. 湖南大学. 2004

[6]. STATCOM在电压/无功控制中协调应用的研究[D]. 蔚飞. 西安理工大学. 2010

[7]. 新型变电站电压无功综合控制装置的研制[D]. 冯小明. 中国农业大学. 2001

[8]. 新型变电站电压无功综合控制算法[J]. 赵国生, 束娜, 周志勇, 王毅. 河南师范大学学报(自然科学版). 2015

[9]. 新型变电站电压无功综合控制装置的研制[J]. 赵登福, 司喆, 杨靖, 张涛. 电网技术. 2000

[10]. 新型电压无功综合控制装置的研制[D]. 杨剑. 华中科技大学. 2004

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