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【摘 要】 本文提出基于模糊控制理论设计变电站电压/无功自动控制装置的算法，针对一个简化的变电站系统详细讨论了采用模糊控制算法时要遵循的一般步骤.现场运行结果表明该算法是可行的。在我国城市电网“十五”规划的主要奋斗目标中明确提出要提高电能质量水平，特别对城乡电网的电能质量提出了明确的要求。因此，提高电网运行质量，加强对电网的优化控制成为电力系统当前的建设重点。
【关键词】 电压；无功；模糊控制
1 农村配电网现状
1.1配電网特点
在江苏农网调研中，得出现阶段比较典型的农网运行特点：
●农村总体负荷水平不高。
●农村线路功率因数普遍偏低，成为导致高低压线路损耗大、局部地区末端用户电压低。
●农村电网末端改造力度不够。
●部分地区农村电网电压合格率较低。
●缺乏科学决策低压无功补偿配置容量、配置方式的方法。
●现有的低压无功补偿装置（特别是专用变下的无功补偿装置）投运率低。
1.2对策
针对以上情况，在农村配电网的建设可在下列几个方面做点工作：
第一，加快低压无功补偿装置的合理配装。并在此基础上建设配网监测系统，来监视变压器等重要设备的运行状况，通过多种技术措施来减少三相不平衡、提高功率因数，提高设备的利用率，保障设备安全经济运行，最大限度地降低线损；
第二，利用负荷控制系统建设的契机，加强对专变下的无功补偿装置的管理，改造损害的无功控制装置和无分相补偿等运行效果不好的无功补偿装置。提高设备的投运率，改善无功补偿效果。
第三，建立配电网数据采集网，逐步积累配网运行数据，为配电生产运行管理提供科学决策依据。
第四，应用计算机技术，建设自动成图/设备管理（AM/FM）系统，加强设备管理，提高企业的工作效率。
第五，逐步建设配网管理系统（DMS）。为线损统计、负荷分析预测、电压合格率统计、农村配电规划、优化供电方案、农网建设与改造项目决策等提供科学依据。
2 配网监测系统
配电网监测系统通过对配网台变的实时数据采集，结合供电公司已有的SCADA系统，用电营销系统和配网管理AF/FM系统相关信息的集成，形成对配电网实时监测，线损分析，配电网运行优化等综合应用功能，为配电网的安全、经济运行提供技术支持手段。其信息的集成关系如下图所示：
2.1系统结构
要实现对农网的监控管理至少需要三个环节组成系统。配电终端设备，网络数据通讯通道，监控中心。与配网自动化系统的差别在于供电网络是在传统方式的简单优化，不需要完全重构，在设备的添置上也放弃价格高量大的FTU，采用了廉价的配变测量装置或带无功补偿控制功能的综合测控装置等设备，把建设的目的从解决配电的可靠性转向解决供电质量及配电的经济性。在设施的技术手段上，在完善供电数据后，主要着重开发在此数据下的应用，如无功补偿方案的调整，配变管理等生产和设备管理软件（AM/FM/DJM）。
配电终端设备应该具备电网信息采集，信息数据通讯能力和电压无功控制调节能力。因此需要具有“四遥”功能的馈线远端装置，以及具有投切电容或有载调压配电变压器。配电终端设备可以认为是监控系统的控制对象。
网络数据通讯通道负责配电终端与监控中心的数据通讯，它提供了配电终端和监控中心的数据交换平台，使得网络运行数据可以上传到监控中心，控制命令可以下发到终端设备。
监控中心是整个优化控制系统的核心部分，在监控中心，工作人员可以根据网络实际运行信息对网络的进行监视、优化控制、设备管理等工作，有效提高工作效率和自动化水平。
配网监测系统的结构除了考虑自身系统的结构以外，还必须考虑与其它外部系统的接口，其系统结构如下图所示：
2.2配电数据采集终端
配电网中的自动化设备主要有：馈线终端单元（FTU），配变综合监控仪（TTU），静止式三相多功能电能表，低压无功补偿装置（VQC）等。在配电变压器下，许多县公司采用了低压综合配电箱的形式来安装配电一次及二次仪表。
当前已运行的配电数据采集网中，很少安装配电数据终端。基本采用数据+终端设备+通信网络的模式。在该模式下存在有几个常见的问题：1、对通信网络的可靠性要求高，因当地没有实时数据记录功能，为保证系统的历史数据完整，数据中心必须时刻保持与终端设备的联络；2.各个终端设备与各自的数据中心的通信网络不能公用，造成资源浪费。如目前的负荷控制系统与大用户用电抄表系统使用不同的通信网络。因终端设备的通信协议的不同，从技术上也很难实现简单的通信网合用。3、各系统中电网的基础数据也不能共享和维护，造成了数据维护成本的加大和困难。4、随着配电网智能设备的增加，通信协议的不同，更多的生产运行数据用现有的模式，很难收集。
2.3数据通讯网的选择
配电网的通讯有以下的特点：点数多，配电网中的数据采集点可以达到上千的采集点；采集点的分布极其分散；单个点的数据量小，只传数据，不传语音。由于配电网的复杂性，因此决定了配电网的通讯系统必须具有：可靠性、经济性、寻址量、双向通讯能力、易操作和维护方便等特点。
光纤网：具有高速度、高可靠性、抗干扰能力强、传输距离长、容错性能好等特点。但由于配变台数众多，因此其施工量大，成本高。
双绞线网：施工工作量大，其对传输距离有要求，维护不方便，因此不适用于采集点较多的配变管理系统。
电话组网：组网方式灵活，无维护费用，施工简单，可以实时传送大量的数据，只要安装了电话的地方均可抄收配变的信息数据。但其运行成本较高，除了每个点的基本月租费外，还有每天的通话费用。 专用无线网：组网方式灵活，可实时传送数据，传送速度快，安装方便。无运行费用，维护方便，成本适中，适用于采集点多，分布面广的监控系统。目前，负荷控制系统优先选用的通信方式。
公用无线分组网（GPRS或CDMA1X）：利用公共资源，传送速度快，安装维护方便。成本低，有少量运行費用，适用于采集点多，分布面广的监控系统。
以有线电视网为基础的综合数据网：同公用无线分组网一样，利用公共资源，传输速度更快，系统维护简单，运行费用低，适合在电视网已改造完成的地方（在江苏县城镇已完成双向传输改造）。
2.4数据通讯平台
有线宽带网采用分层组网方式向个人或集团用户提供基于宽带IP接入方式的光纤专线联网服务和宽带多媒体信息服务，同时根据技术标准的制定和市场业务的需求，积极发展Cable Modem宽带接入或者直接宽带IP接入普通个人用户的有线电视宽带多媒体网，以完成在不同需求领域上分层业务的实现。
CATV网上的加密
因为有线电视网属于共享资源，所以CableModem需要具有加密和解密功能。当给数据加密时，CableModem对数据进行编码和扰码，使得黑客盗取数据没那么容易。
当通过Internet发送数据时，本地CableModem对数据进行加密，有线电视网服务器端的CableModem对数据解密，然后送给Internet。接收数据时则相反，有线电视网服务器端的CableModem加密数据，送上有线网，然后本地电脑上的CableModem解密数据。
3 效益评估
3.1经济效益评估
配网低压无功补偿及监测系统的开发和应用是配电网发展的需要，是配电网自动化的一个基本组成。它实现了线损在线计算和统计，并根据计算的结果实现网络重构和无功优化，多供少损，提高企业的经济效益，又减少了用户的停电损失，利于用户协作，调整负荷曲线，优化电网建设，达到减缓投资和节约能源的目的。
可量化的效益：
1）10KV线损的降低：通过系统优化无功补偿，能把该部分的线损降低至4%左右。在02年底徐州农网的抽样统计中，10KV线路平均线损率8.72%（含综合变变损），10KV线损最高为14.3%，最低为3.5%。
2）综合变低压线损的降低：实时监测配变三相负荷状态，分相实行无功补偿，确实提供无功补偿效果。及时调整三相负荷，降低由于不平衡带来的附加损耗。实时监测配变台区的电能平衡情况，及时、有效防止窃电损失。能把线损降低11%以下。（在02年底南通农网的抽样统计中最大16.6%，最小8.42%，平均12.72%）。
3）增加电量销售：在相同的用电负荷下和用电时间下，如果我们电压合格率提高，供电电压平均提高6%，售电电量可增加△=1.062-1=12.36%。
3.2社会效益评估
无功补偿装置的安装，除降低了供电线损外，还有效增加电网的供电，改善电压质量，提高供电可靠性，满足工农业生产和居民生活的需要；系统也可通过与用电系统、负荷管理系统相连，更快捷地掌握用户用电信息和配电电网状况，更好地为客户服务。
参考文献：
[1] 卢强，孙元章（Lu Qiang，Sun Yuanzhang），电力系统非线性控制（Nonlinear Control of Power System）.北京：科学出版社（Beijing Science Publishing Company），1993
[2]陈坚，电力电子学，北京：高等教育出版社，2002
【关键词】 电压；无功；模糊控制
1 农村配电网现状
1.1配電网特点
在江苏农网调研中，得出现阶段比较典型的农网运行特点：
●农村总体负荷水平不高。
●农村线路功率因数普遍偏低，成为导致高低压线路损耗大、局部地区末端用户电压低。
●农村电网末端改造力度不够。
●部分地区农村电网电压合格率较低。
●缺乏科学决策低压无功补偿配置容量、配置方式的方法。
●现有的低压无功补偿装置（特别是专用变下的无功补偿装置）投运率低。
1.2对策
针对以上情况，在农村配电网的建设可在下列几个方面做点工作：
第一，加快低压无功补偿装置的合理配装。并在此基础上建设配网监测系统，来监视变压器等重要设备的运行状况，通过多种技术措施来减少三相不平衡、提高功率因数，提高设备的利用率，保障设备安全经济运行，最大限度地降低线损；
第二，利用负荷控制系统建设的契机，加强对专变下的无功补偿装置的管理，改造损害的无功控制装置和无分相补偿等运行效果不好的无功补偿装置。提高设备的投运率，改善无功补偿效果。
第三，建立配电网数据采集网，逐步积累配网运行数据，为配电生产运行管理提供科学决策依据。
第四，应用计算机技术，建设自动成图/设备管理（AM/FM）系统，加强设备管理，提高企业的工作效率。
第五，逐步建设配网管理系统（DMS）。为线损统计、负荷分析预测、电压合格率统计、农村配电规划、优化供电方案、农网建设与改造项目决策等提供科学依据。
2 配网监测系统
配电网监测系统通过对配网台变的实时数据采集，结合供电公司已有的SCADA系统，用电营销系统和配网管理AF/FM系统相关信息的集成，形成对配电网实时监测，线损分析，配电网运行优化等综合应用功能，为配电网的安全、经济运行提供技术支持手段。其信息的集成关系如下图所示：
2.1系统结构
要实现对农网的监控管理至少需要三个环节组成系统。配电终端设备，网络数据通讯通道，监控中心。与配网自动化系统的差别在于供电网络是在传统方式的简单优化，不需要完全重构，在设备的添置上也放弃价格高量大的FTU，采用了廉价的配变测量装置或带无功补偿控制功能的综合测控装置等设备，把建设的目的从解决配电的可靠性转向解决供电质量及配电的经济性。在设施的技术手段上，在完善供电数据后，主要着重开发在此数据下的应用，如无功补偿方案的调整，配变管理等生产和设备管理软件（AM/FM/DJM）。
配电终端设备应该具备电网信息采集，信息数据通讯能力和电压无功控制调节能力。因此需要具有“四遥”功能的馈线远端装置，以及具有投切电容或有载调压配电变压器。配电终端设备可以认为是监控系统的控制对象。
网络数据通讯通道负责配电终端与监控中心的数据通讯，它提供了配电终端和监控中心的数据交换平台，使得网络运行数据可以上传到监控中心，控制命令可以下发到终端设备。
监控中心是整个优化控制系统的核心部分，在监控中心，工作人员可以根据网络实际运行信息对网络的进行监视、优化控制、设备管理等工作，有效提高工作效率和自动化水平。
配网监测系统的结构除了考虑自身系统的结构以外，还必须考虑与其它外部系统的接口，其系统结构如下图所示：
2.2配电数据采集终端
配电网中的自动化设备主要有：馈线终端单元（FTU），配变综合监控仪（TTU），静止式三相多功能电能表，低压无功补偿装置（VQC）等。在配电变压器下，许多县公司采用了低压综合配电箱的形式来安装配电一次及二次仪表。
当前已运行的配电数据采集网中，很少安装配电数据终端。基本采用数据+终端设备+通信网络的模式。在该模式下存在有几个常见的问题：1、对通信网络的可靠性要求高，因当地没有实时数据记录功能，为保证系统的历史数据完整，数据中心必须时刻保持与终端设备的联络；2.各个终端设备与各自的数据中心的通信网络不能公用，造成资源浪费。如目前的负荷控制系统与大用户用电抄表系统使用不同的通信网络。因终端设备的通信协议的不同，从技术上也很难实现简单的通信网合用。3、各系统中电网的基础数据也不能共享和维护，造成了数据维护成本的加大和困难。4、随着配电网智能设备的增加，通信协议的不同，更多的生产运行数据用现有的模式，很难收集。
2.3数据通讯网的选择
配电网的通讯有以下的特点：点数多，配电网中的数据采集点可以达到上千的采集点；采集点的分布极其分散；单个点的数据量小，只传数据，不传语音。由于配电网的复杂性，因此决定了配电网的通讯系统必须具有：可靠性、经济性、寻址量、双向通讯能力、易操作和维护方便等特点。
光纤网：具有高速度、高可靠性、抗干扰能力强、传输距离长、容错性能好等特点。但由于配变台数众多，因此其施工量大，成本高。
双绞线网：施工工作量大，其对传输距离有要求，维护不方便，因此不适用于采集点较多的配变管理系统。
电话组网：组网方式灵活，无维护费用，施工简单，可以实时传送大量的数据，只要安装了电话的地方均可抄收配变的信息数据。但其运行成本较高，除了每个点的基本月租费外，还有每天的通话费用。 专用无线网：组网方式灵活，可实时传送数据，传送速度快，安装方便。无运行费用，维护方便，成本适中，适用于采集点多，分布面广的监控系统。目前，负荷控制系统优先选用的通信方式。
公用无线分组网（GPRS或CDMA1X）：利用公共资源，传送速度快，安装维护方便。成本低，有少量运行費用，适用于采集点多，分布面广的监控系统。
以有线电视网为基础的综合数据网：同公用无线分组网一样，利用公共资源，传输速度更快，系统维护简单，运行费用低，适合在电视网已改造完成的地方（在江苏县城镇已完成双向传输改造）。
2.4数据通讯平台
有线宽带网采用分层组网方式向个人或集团用户提供基于宽带IP接入方式的光纤专线联网服务和宽带多媒体信息服务，同时根据技术标准的制定和市场业务的需求，积极发展Cable Modem宽带接入或者直接宽带IP接入普通个人用户的有线电视宽带多媒体网，以完成在不同需求领域上分层业务的实现。
CATV网上的加密
因为有线电视网属于共享资源，所以CableModem需要具有加密和解密功能。当给数据加密时，CableModem对数据进行编码和扰码，使得黑客盗取数据没那么容易。
当通过Internet发送数据时，本地CableModem对数据进行加密，有线电视网服务器端的CableModem对数据解密，然后送给Internet。接收数据时则相反，有线电视网服务器端的CableModem加密数据，送上有线网，然后本地电脑上的CableModem解密数据。
3 效益评估
3.1经济效益评估
配网低压无功补偿及监测系统的开发和应用是配电网发展的需要，是配电网自动化的一个基本组成。它实现了线损在线计算和统计，并根据计算的结果实现网络重构和无功优化，多供少损，提高企业的经济效益，又减少了用户的停电损失，利于用户协作，调整负荷曲线，优化电网建设，达到减缓投资和节约能源的目的。
可量化的效益：
1）10KV线损的降低：通过系统优化无功补偿，能把该部分的线损降低至4%左右。在02年底徐州农网的抽样统计中，10KV线路平均线损率8.72%（含综合变变损），10KV线损最高为14.3%，最低为3.5%。
2）综合变低压线损的降低：实时监测配变三相负荷状态，分相实行无功补偿，确实提供无功补偿效果。及时调整三相负荷，降低由于不平衡带来的附加损耗。实时监测配变台区的电能平衡情况，及时、有效防止窃电损失。能把线损降低11%以下。（在02年底南通农网的抽样统计中最大16.6%，最小8.42%，平均12.72%）。
3）增加电量销售：在相同的用电负荷下和用电时间下，如果我们电压合格率提高，供电电压平均提高6%，售电电量可增加△=1.062-1=12.36%。
3.2社会效益评估
无功补偿装置的安装，除降低了供电线损外，还有效增加电网的供电，改善电压质量，提高供电可靠性，满足工农业生产和居民生活的需要；系统也可通过与用电系统、负荷管理系统相连，更快捷地掌握用户用电信息和配电电网状况，更好地为客户服务。
参考文献：
[1] 卢强，孙元章（Lu Qiang，Sun Yuanzhang），电力系统非线性控制（Nonlinear Control of Power System）.北京：科学出版社（Beijing Science Publishing Company），1993
[2]陈坚，电力电子学，北京：高等教育出版社，2002