维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２期 内蒙古石油化工 ３７ 一种新型的电压无功智能控制装置介绍 訾 伟 （华北电力大学，河北保定０７１０００） 摘要：本文介绍了一种新型的电压无功智能控制装置的原理及特点，为我们今后电压无功综合控 制工作带来了新思路。 关键词：动态；无功补偿 １引言 ’ 限概念得出调节变压器分接头、投切电容器组的控 随着国民经济的快速增长，城乡电力负荷不断 增加，同时由于峰谷用电负荷差较大，加之负荷中感 性负载（如异步电动机）的比例很大，致使峰谷电压 波动大，系统的无功消耗大。如何有效地调整有载调 压变压器的分接头和投切并联电容器组，控制系统 电压在一定范围，改善功率因数，实现无功就地平 衡，提高电压合格率，减少线路上有功损耗，达到提 高电压质量和经济运行的目的，是电力系统中变电 站控制和管理迫切需要解决的问题之一。 本文介绍的新型电压无功智能控制装置主要采 用集中管理、分散控制的方法，对全网的无功优化分 布、电压稳定性等问题进行集中管理，对无功平衡、 电压质量等问题进行分散控制。该装置是一个有多 输入／多输出的闭环系统。该系统可连续地对各母线 电压和主变各侧电流进行交流采样，计算出电压、有 功功率、无功功率和功率因数，分析电压水平和无功 功率平衡状况，同时采集变电站内相关断路器和隔 离开关的状态信息，分析变电站运行方式和接线状 况，得出投切电容器组、调节分接头开关档位的控制 策略。达到保证电压合格率和无功就地平衡目的。 ２新型电压无功智能控制装置工作原理及系统结 构 ２．１ 原理 制策略，以实现对变电站电压和无功进行调节，达到 保证电压合格率和无功的就地平衡的目的。 ２．２ 系统结构 ２．２．１硬件结构 系统的硬件结构按功能模块进行结构设计，分 为遥信采集模块、遥测采集模块、遥控输出模块、通 信模块、键盘显示模块、变送器模块、继电器模块、电 源模块。 装置中包含有五种类型的模板：４８路带光隔遥 信输入模板、４／８回线电量交流采样模板、８／１６路带 光隔带返校遥控输出模板、带光隔ＲＳ－－２３２通信模 板（可扩展到４通信口，ＲＳ－－４２２／４８５）、键盘显示模 板。各类模板均自带ＣＰＵ（８０（］１９６ＫＣ），模板地址可 设置。 ２．２．２软件结构 装置软件采用模块化结构设计，主要有六大模 块组成：遥信采集、遥测采集、遥控输出、人机接口、 通信和控制算法。 ①遥信采集：提供遥信状态和遥信变位的ＳＯＥ 记录。 ②遥测采集：主妻完成４／８回线的全电量计算。 电量计算程序是用ＦＦＴ算法计算出三相电压、三线 电压、三相电流、三相有功、三相无功、三相功率因 数、三相电压的基波和谐波分量以及系统频率。 电压无功控制的控制策略获得有两种途径：一 是利用专家经验直接获得，如由九区图提取专家经 验；二是利用数学模型仿真来获得，作为专家经验的 验证和补充。根据输入／输出的隶属函数，进行模糊 逻辑运算而得出控制策略。控制策略为：把电压无功 这个多输入／多输出控制分解为多个多输入／单输出 系统，根据系统电压和功率因数运行值的大小和改 进的九区图控制策略，加上模糊控制技术、融入反时 收稿日期：２ｏ０６—１１—１２ ③遥控输出：主要完成８／１６路遥控合（升）／跳 （降）命令的输出。在硬件和软件上均保证了每次只 能选择８／１６路中１个遥控对象，并且合／跳操作是 互斥的。 ④人机接口功能： ａ．数据显示：系统实时时钟显示，主变及电容器 组运行参数显示，电压、电流、功率、功率因数、频率 作者简介：譬伟（１９６６一），男，高级工程师，工程硕士在读，现从事电气设计管理工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ３８ 内蒙古石油４Ｌ．ｒ．－ ２００７年第２期 的实时数据显示，遥信显示，分接头开关动作次数累 计及电容器投切次数累计显示，开关动作事件顺序 记录（ＳＯＥ）显示，电压谐波含量分析显示等。 ｂ．数据输入：设置通信参数，修改电量变换系 数，设置遥信常开／常闭接点类型，设置实时时钟，设 置各级密码，设置两台主变２４时段控制参数，控制 参数用户自定义，控制手段的选取，开／闭环控制切 换，开关控制操作，人工软件闭锁等。 ｃ．数据打印：分接头开关动作及电容器组投切 操作的实时打印，遥信变位（ＳＯＥ）打印等。 ⑤通信：实现装置与外部设备的数据通信（串 行），与当地ＲＴＵ或变电站综合自动化系统的通信 （串行），以及与调度中心的通信（串行）。装置采用 ＴＣ／ＰＩＰ协议，提供双网口，可以利用共用网络和专 用网络进行远程数据通信，通信中的信息主要包括： 电量信息、状态信息、控制信息、报文信息等。通信方 式可以采用ＣＤＴ规约和Ｐｏｌｌｉｎｇ规约。 ⑥控制算法：电压／无功的模糊控制在控制算法 中实现。控制算法包括六个环节：预处理、反时限、输 入量模糊化、模糊规则、控制策略以及闭锁处理。 ２．３系统构成 ３新型电压无功智能控制装置特点 综合运用人工智能、自动控制理论和计算机技 术，对功能和可靠性进行全面的整体设计。 提供与电网区域无功控制的无缝接口，与区域 电压无功控制系统配合，达到全网最优，改善各节点 电压水平和减少网损。 采用先进的模糊逻辑控制技术，弥补了传统的 基于九区图进行电压无功控制的不足，达到最佳的 电压无功控制效果。’ 融入反时限概念，保证电压调节的平稳性。并限 制有载调压变压器分接头开关和补偿电容器开关每 日动作次数在规定的范围内。 对多台变压器、多组电容器、多条母线的变电站 的各种运行方式能自动识别，确定相应的控制策略。 运行人员可以对所选择的控制方式进行在线仿 真，在控制执行之前预测控制后的效果。利用这种预 测功能可以对运行人员进行在线仿真培训。 可实现电容器组的强投、强切以及逆调压功能。 自动控制／人工手动控制切换，并提供多种控制 模式（手动、自动、调试遥控）。 可由用户划分每日的时段，不同时段可以设置 不同的控制参数。多台主变分裂运行时，可设置不同 的运行参数，支持无功倒送，从而使电压无功控制更 符合实际运行的要求。 ． 对多组电容器根据其不同的容量进行匹配投 切，在此基础上进行循环投切，不仅保证了无功补偿 达到最佳，同时均衡电容器、断路器投切次数，延长 断路器、电容器组的使用寿命。 装置能采集高达１５次电压谐波，为谐波的改善 和监测提供了可靠的原始数据。 装置具有强大的自动闭锁功能，系统出现异常 情况时自动在软件和硬件上进行双重闭锁，抗干扰 能力强，防止各类误操作。当系统输出闭锁时，提出 出现闭锁原因，以便运行人员检查。闭锁控制条件完 善（如总告警信号、谐波超标、执行电路出错、遥信变 位、主变过流、系统电压严重超标、拒动、滑挡等）；’ 具有串口和网络通讯功能，支持ＴＣ／ＰＩＰ网络 协议。 自诊断和自恢复功能，装置开机后自动检查 ＲＡＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ时钟以及Ｉ／ｏ等硬件电路。并作定 值校验软件失控后，自行复位，重新启动运行。 交、直流双电源供电，交流为主电源，双电源无 间隙自动切换。 整个装置均按模块结构设计，安装、维护、系统 扩展极其方便。 ４结束语 新型电压无功智能控制装置实现了变电站电压 无功自动控制的功能，通过调整变压器分接头和自 动投切电容器，保证供电系统电压和功率因数合格， 实现无功就地平衡，同时还实现变电站实时数据监 控等功能，并留有升级空间。产品结构先进，性能优 越，成本较低，具有广阔的应用前景。 ［参考文献］ Ｅ１３ 电力系统设计手册．电力工业部电力规划设计 总院编．中国电力出版社，１９９８．