CN1252641A - 通用电容补偿模糊控制新方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用无功缺额为主,电压、功率因数为辅的综合判据,综合考虑了各方面因素的影响,能够根据无功负荷状态及时投切补偿电容,另外又建立了一组投切判别式,可使装置适用于等分和不等分各种运行方式的电容器组,解决了不等分电容器组的自动控制问题;在提高电压质量的同时,可有效地减少变压器分接开关的动作次数,从而降低了有载调压变压器的故障几率,为电压无功综合控制技术在现场的全面推广和应用奠定了基础。

Description

通用电容补偿模糊控制新方法

本发明属于电力应用技术领域，特别是涉及一种通用电容补偿模糊控制新方法。

目前，利用微机构成的变电所电压和无功综合控制装置，基本上都是利用电压、无功两个判别量对变电所电压和无功实行综合调节，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平衡。(见图1)但该方法中的无功调节判据是一个与电压无关的平行于电压坐标轴的固定边界线，无功的调节对电压有影响，而无功的调节边界竟与电压状态无关，这不符合“保证电压合格，无功基本平衡，尽量减少调节次数”的变电所电压和无功综合调节的基本原则。

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种通用电容补偿模糊控制的新方法。

本发明是通过以下步骤实现的：先采样电压U_i、电流I_i，计算出U_i、I_i、COS_i、Q_i、P_i、ΔU，再进行如下判别。

(1)COS_i＞COS_o，U_i≥U_H+ΔU转至1区；

(2)0≤COS_i＜COS_o，U_i≥U_H+ΔU转至2区；

(3)0≤COS_i＜COS_o，U_L+ΔU＜U_i＜U_H+ΔU转至3区；

(4)0≤COS_i＜COS_o，U_i＜U_L+ΔU转至4区；

(5)COS_i＞COS_o，U_i≤U_L+ΔU转至5区；

(6)COS_i＜0，U_i＜U_L+ΔU转至6区；

(7)COS_i＜0，U_L+ΔU＜U_i＜U_H+ΔU转至7区；

(8)COS_i＜0，U_i＞U_H+ΔU转至8区；

建立起模糊边界的投切电容判别式： $Q_{\mathrm{ct}}=\frac{20}{3}\·\frac{U_o-U_i}{U_o}+\frac{2}{3}\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$

式中：U_o-标准电压

      U_i-实际电压

      Q_o-每组电容器容量

      Q_i-实际无功功率

      Q_ct-投入电容判别量

      Q_cq-切除电容判别量当根据电压及功率因数这两个辅助判据判断出需要投入电容时，则应再满足

时才允许投入电容；当根据电压及功率因数这两个辅助判据判断出需要切除电容时，则应再满足 $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ 时才允许切除电容。

本方法采用无功缺额为主，电压、功率因数为辅的综合判据，综合考虑了各方面因素的影响，能够根据无功负荷状态及时投切补偿电容，另外又建立了一组投切判别式，可使装置适用于等分和不等分各种运行方式的电容器组，解决了不等分电容器组的自动控制问题；根据电压与无功之间的关系建立了电容投切模糊边界，在无功补偿效果不变的情况下，提高了电压质量，对于高压电压无功综合控制系统，在提高电压质量的同时，可有效地减少变压器分接开关的动作次数，从而降低了有载调压变压器的故障几率，为电压无功综合控制技术在现场的全面推广和应用奠定了基础。

附图说明；图1为本发明的控制原理图。图中：

0区-电压与无功均合格，不调节，此区为稳定工作区；

1区-电压越上限，无功正常，降压；

2区-电压越上限，无功越下限，先降压，如无功仍越下

    限，则应再投电容，但还要满足

   

    时才允许投上电容；

3区-电压合格，无功越下限，此时应该投电容，但还要

    看无功缺额，即只有满足

   

    时才允许投入电容；

4区-电压越下限，无功越下限，应先投电容，当满足

   

    时则投入电容，投完电容后，若电压仍越下限，则

    再升压；

5区-无功正常，电压越下限，则应升压；

6区-电压越下限，无功越上限，先升压，如无功仍越上

限，应该再切电容，但还要满足 $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ 时才允许切除电容7区-电压合格，无功越上限，则应切电容，但还要满足 $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ 时才允许切除电容8区-电压越上限，无功越上限，则应先切电容，但还要

满足 $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ 时才允许切除电容

若电压仍越上限，则再降压。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

根据上述无功投切判据可将电压和无功平面分成如图1所示的9个区，它的特点是将固定的无功下限边界改变成受电压影响的模糊边界，其它边界的斜率可根据具体的投切边界条件进行调整。

从图1中可以看到，在三角形区域abc中，电压U大于标准电压U_o、小于U上限，按照原Q下限，则需投入电容，此时投入电容将使电压U更加偏离U_o，并有可能使电压U超过U上限，从而引起一次不必要的电压调节和电压波动；按照新Q下限，电容投切的边界值随电压的状态而改变，此时电压较高，无功不是太缺可以不投电容，这种判别方法符合人的判别思维，从而避免了投入电容引起的电压进一步升高和可能导致的电压调节和电压波动。在三角形区域cde中，电压U小于标准电压U_o，接近U下限，尽管此时的无功缺额已接近原Q下限，但严格地按照原Q下限，此时不投电容，由于此时电压靠近电压下限，负荷或系统的波动很有可能引起电压U低于U下限，从而导致电压的不合格和电压的调节；按照新Q下限，电压越接近电压下限，则电容越降低其动作边界值，此时电压较低，可以投入电容以使电压升高，从而使电压远离电压下限而接近标准电压，这种判别方法同样符合人的判别思维，它防止了由于电压波动可能使电压U小于U下限，也就避免了一次可能出现的电压调节。从图1中还可以发现三角形区域abc为无功不动作区，而三角形区域cde为无功动作区，由于两个区的面积完全相等，所以同固定边界的无功调节方法相比，无功补偿效果和无功调节次数是相同的，即模糊边界的无功调节方法在稳定电压和减少有载分接开关调节次数的同时，并没有增加无功的调节次数和降低无功的补偿效果。对三角形区域fgh和hmn进行分析可以得出同样的结论。

采用通用电容补偿模糊控制新方法，可以在保持无功调节次数和无功补偿效果不变的情况下，有效地减少有载分接开关的调节次数，并减少了电压的波动，使电压更接近标准电压。

Claims (1)

1、通用电容补偿模糊控制方法，其特征在于采用以下步骤进行：

(1)先采样电压U_i、电流I_i，并计算出U_i、I_i、COS_i、Q_i、P_i、ΔU，并按以下方式进行判别控制：

当COS_i＞COS_o、U_i≥U_H+ΔU时转至1区；

当0≤COS_i＜COS_o、U_i≥U_H+ΔU时转至2区；

当0≤COS_i＜COS_o、U_L+ΔU＜U_i＜U_H+ΔU时转至3区；

当0≤COS_i＜COS_o、U_i＜U_L+ΔU时转至4区；

当COS_i＞COS_o、U_i≤U_L+ΔU时转至5区；

当COS_i＜0、U_i＜U_L+ΔU时转至6区；

当COS_i＜0、U_L+ΔU＜U_i＜U_H+ΔU时转至7区；

当COS_i＜0、U_i＞U_H+ΔU时转至8区；

(2)模糊边界的投切电容按以下公式进行投切控制： $Q_{\mathrm{ct}}=\frac{20}{3}\·\frac{U_o-U_i}{U_o}+\frac{2}{3}\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$

式中：U_o-标准电压

      U_i-实际电压

      Q_o-每组电容器容量

      Q_i-实际无功功率

      Q_ct-投入电容判别量

      Q_cq-切除电容判别量当根据步骤(1)中的电压及功率因数这两个辅助判据判断出需要投入电容时，则应再满足

时才允许投入电容；当根据步骤(1)中的电压及功率因数这两个辅助判据判断出需要切除电容时，则应再满足 $Q_{\mathrm{cq}}=20\·\frac{U_i-U_o}{U_o}-2\·\frac{Q_i}{Q_o}\≥1$ 时才允许切除电容。

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