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增城市联电供用电工程有限公司
摘要：本文对配电网电压无功优化控制方法进行了分析，提出了基于区域有效划分的控制策略和基于人工智能的控制策略，总结了微机型电压无功综合控制方法，分析了基于电压稳定性的VQC控制策略。
关键词：配电网；无功优化；控制；策略
确保电网的电压及频率在一定的范围内是电网自动控制的基本目标，在配电网的控制中，电压/无功的控制比频率/有功的控制要更受到重视，对电压/无功进行调控的基本目标是确保整个配电网的电压都在一定的幅度内进行波动，这主要是通过对变压器的分接头和所并联的补偿电容器来实现的。
作为对控制性能有着关键影响的因素，在对VQC进行控制时其控制策略要具有优化性。自从上世纪70年代以来，大量的专家和学者都对VQC进行了广泛的研究，并形成了成熟的研究成果和控制策略。近年来随着计算机处理技术的快速发展，电网电压无功补偿与分区协调控制已经成为可能。
国外许多大型电力公司都已经实现了区域电压的集中控制，确保整个系统的电压都得到协调控制，有些国家还构建了专门针对电压控制的自动综合控制系统，实现了电压的有效控制和调整。本文对配电网电压无功优化控制方法进行了分析。
1 基于区域有效划分的控制策略分析
早期专家和学者所提出的VQC控制策略主要是针对电网电压或功率等单一因素的，根据电网的无功功率的状态空间所实现的电网电压有效控制是当前较为常见的一种控制策略。
（1）传统的九区图控制策略及改进方法分析作为最早应用在VQC控制中的策略，传统的九区图控制方法如图1所示。其主要是通过对变压器的电压进行实时监测，并将其作为控制变量来实现对电压的有效控制。根据运行区间的具体条件来实现对变压器分接头和电容器数量进行有效的控制。
由于九区图法无法有效满足控制系统对负荷变化的要求。有学者提出了改进的九区图控制策略，主要是针对电压越限和正常两种情况，在不对VQC的控制效果进行降低的条件下，对变压器分接头的使用寿命进行有效的提高。
图1 九区图控制策略
（2）面向相关操作的五区图控制策略为了确保相关装置能够可靠动作，有的国外专家提出了一种新的控制方法，即以装置的动作为基本的控制对象，以不同的操作性质来对控制区域进行合理的划分。其基本思路是将VQC有效地划分为5 种控制行为：即不动作的行为、对变压器挡位进行上升的行为、对变压器挡位进行下降的行为、投入电容器的行为及退出电容器的行为。因此引入了5 个相关的动作控制变量，通过对运行状态进行有效地比较来实现操作，同时要对约束条件进行有效地兼顾，要有效地选择一个操作命令作为最优的操作命令。
2 基于人工智能的控制策略
作为一种非线性、多变量的控制模型，VQC的控制受系统相关时变性、运行参数及条件的变化影响显著。基于其这种控制的特点，通常可将人工智能方法引入到VQC控制中来。主要有模糊控制法和人工智能控制法。
（1）模糊控制法分析
所谓模糊控制法，主要是根据相关模糊控制条件来对人类的思维进行模仿，其主要对模糊控制规则和相关的隶属度函数依赖较高，其控制的特点是无须对输出和输入之间的函数关系进行获知，通常所采用的模糊推理方法主要有Zadeh法、Larson法及Sugeno法。
在传统的配电网无功优化方法中引入模糊控制理论后，国外许多研究者都对模糊控制的边界进行了修改，其判据主要是将相关电压的工作状态在相关无功调节特性中进行引入，进而得到无功功率与电压之间的有效关系，在维持调节次数不变的条件下，这种控制方法能够有效地对分接头的调节次数进行延长，并提高电压的质量。
（2）专家控制法分析
专家控制法主要是一种基于专业知识与计算经验的方法，其主要结构可划分为数据库、推理机和知识库等。
专家控制方法通过人类专家的经验来解决问题，其能够综合在线数据的实时性优势和专家的经验，对配电网无功控制策略进行合理的设计。有的学者还以状态辨识为依据来对知识库进行辨识，这样能够通过不断学习对相关经验加以完善。
3 微机型电压无功综合控制方法
当前国内所采用的微机型电压无功综合控制方法都是以VQC为基本控制对象，利用计算机的智能控制模块来实现的。其中计算机控制模块作为一个典型的多输入及多输出变量控制系统，其能够通过配电网中的电流互感器实现运行设备信息的快速跟踪，并能够对保护的动作情况及相关的闭锁条件进行有效的分析。其主要特点是功能较为强大，且可靠性高，灵活性较强等，因而当前受到了较为广泛的欢迎。有的研究者将蓝牙技术应用于AVQC装置中，实现了自动装置的蓝牙无线改造，提高了装置的网络通信能力及操作的灵活性，增强了各装置之间相互配合能力。
4 基于电压稳定性的VQC控制策略分析
当配电网的变压器重载时，相关VQC装置在被扰动或可能对有载调压变压器的分接头调整时导致电压失稳现象的发生，其对负荷调整时本身的非线性也非常不利于电网电压的稳定性。国外有的研究学者从负荷特性的角度出发，通过对有载变压器分接头调整造成电压失稳进行分析和计算来实现对配电网无功优化的有效控制。
国内外的专家学者对配电网无功进行有效优化的方法主要是基于广域测量系统及相应的宽域网实现的，其主要目的是对VQC进行改进。广域测量系统是电力系统稳定分析中传统SCADA系统的延伸，其主导思想是采用高精度的同步采集广域电网进行实时相量分析，并基于高速的通信网络实现对分散数据的有效采集，确保在时空坐标下电网动态信息的全局性。通过对广域测量进行有效利用能够实现对VQC控制策略的优化，并且在软件中还能够对远方数据接口进行分析，利用电压控制方法来有效实现对电压的检测，根据数据中心的分析功能完成对VQC控制策略的分析，在完成了对电压失稳或电压崩溃的条件下对控制策略进行调整。
5 结论
配电网中的电压无功优化控制是一种离散的控制，要实现其最优控制应对混杂控制及离散控制进行协调。当前的控制方法还无法从根本上实现这些协调，应加强混杂控制与离散控制协调性研究，为实现配电网无功优化全局控制奠定良好的理论基础。
参考文献：
[1] 许之晗，刘晓川.变电站电压无功模糊控制系统的研究[ J ].电力自动化设备，2011.07
[2] 孙文生，张明军.基于操作动作效果预算比较的电压无功综合控制原理[ J ].继电器，2009.09
摘要：本文对配电网电压无功优化控制方法进行了分析，提出了基于区域有效划分的控制策略和基于人工智能的控制策略，总结了微机型电压无功综合控制方法，分析了基于电压稳定性的VQC控制策略。
关键词：配电网；无功优化；控制；策略
确保电网的电压及频率在一定的范围内是电网自动控制的基本目标，在配电网的控制中，电压/无功的控制比频率/有功的控制要更受到重视，对电压/无功进行调控的基本目标是确保整个配电网的电压都在一定的幅度内进行波动，这主要是通过对变压器的分接头和所并联的补偿电容器来实现的。
作为对控制性能有着关键影响的因素，在对VQC进行控制时其控制策略要具有优化性。自从上世纪70年代以来，大量的专家和学者都对VQC进行了广泛的研究，并形成了成熟的研究成果和控制策略。近年来随着计算机处理技术的快速发展，电网电压无功补偿与分区协调控制已经成为可能。
国外许多大型电力公司都已经实现了区域电压的集中控制，确保整个系统的电压都得到协调控制，有些国家还构建了专门针对电压控制的自动综合控制系统，实现了电压的有效控制和调整。本文对配电网电压无功优化控制方法进行了分析。
1 基于区域有效划分的控制策略分析
早期专家和学者所提出的VQC控制策略主要是针对电网电压或功率等单一因素的，根据电网的无功功率的状态空间所实现的电网电压有效控制是当前较为常见的一种控制策略。
（1）传统的九区图控制策略及改进方法分析作为最早应用在VQC控制中的策略，传统的九区图控制方法如图1所示。其主要是通过对变压器的电压进行实时监测，并将其作为控制变量来实现对电压的有效控制。根据运行区间的具体条件来实现对变压器分接头和电容器数量进行有效的控制。
由于九区图法无法有效满足控制系统对负荷变化的要求。有学者提出了改进的九区图控制策略，主要是针对电压越限和正常两种情况，在不对VQC的控制效果进行降低的条件下，对变压器分接头的使用寿命进行有效的提高。
图1 九区图控制策略
（2）面向相关操作的五区图控制策略为了确保相关装置能够可靠动作，有的国外专家提出了一种新的控制方法，即以装置的动作为基本的控制对象，以不同的操作性质来对控制区域进行合理的划分。其基本思路是将VQC有效地划分为5 种控制行为：即不动作的行为、对变压器挡位进行上升的行为、对变压器挡位进行下降的行为、投入电容器的行为及退出电容器的行为。因此引入了5 个相关的动作控制变量，通过对运行状态进行有效地比较来实现操作，同时要对约束条件进行有效地兼顾，要有效地选择一个操作命令作为最优的操作命令。
2 基于人工智能的控制策略
作为一种非线性、多变量的控制模型，VQC的控制受系统相关时变性、运行参数及条件的变化影响显著。基于其这种控制的特点，通常可将人工智能方法引入到VQC控制中来。主要有模糊控制法和人工智能控制法。
（1）模糊控制法分析
所谓模糊控制法，主要是根据相关模糊控制条件来对人类的思维进行模仿，其主要对模糊控制规则和相关的隶属度函数依赖较高，其控制的特点是无须对输出和输入之间的函数关系进行获知，通常所采用的模糊推理方法主要有Zadeh法、Larson法及Sugeno法。
在传统的配电网无功优化方法中引入模糊控制理论后，国外许多研究者都对模糊控制的边界进行了修改，其判据主要是将相关电压的工作状态在相关无功调节特性中进行引入，进而得到无功功率与电压之间的有效关系，在维持调节次数不变的条件下，这种控制方法能够有效地对分接头的调节次数进行延长，并提高电压的质量。
（2）专家控制法分析
专家控制法主要是一种基于专业知识与计算经验的方法，其主要结构可划分为数据库、推理机和知识库等。
专家控制方法通过人类专家的经验来解决问题，其能够综合在线数据的实时性优势和专家的经验，对配电网无功控制策略进行合理的设计。有的学者还以状态辨识为依据来对知识库进行辨识，这样能够通过不断学习对相关经验加以完善。
3 微机型电压无功综合控制方法
当前国内所采用的微机型电压无功综合控制方法都是以VQC为基本控制对象，利用计算机的智能控制模块来实现的。其中计算机控制模块作为一个典型的多输入及多输出变量控制系统，其能够通过配电网中的电流互感器实现运行设备信息的快速跟踪，并能够对保护的动作情况及相关的闭锁条件进行有效的分析。其主要特点是功能较为强大，且可靠性高，灵活性较强等，因而当前受到了较为广泛的欢迎。有的研究者将蓝牙技术应用于AVQC装置中，实现了自动装置的蓝牙无线改造，提高了装置的网络通信能力及操作的灵活性，增强了各装置之间相互配合能力。
4 基于电压稳定性的VQC控制策略分析
当配电网的变压器重载时，相关VQC装置在被扰动或可能对有载调压变压器的分接头调整时导致电压失稳现象的发生，其对负荷调整时本身的非线性也非常不利于电网电压的稳定性。国外有的研究学者从负荷特性的角度出发，通过对有载变压器分接头调整造成电压失稳进行分析和计算来实现对配电网无功优化的有效控制。
国内外的专家学者对配电网无功进行有效优化的方法主要是基于广域测量系统及相应的宽域网实现的，其主要目的是对VQC进行改进。广域测量系统是电力系统稳定分析中传统SCADA系统的延伸，其主导思想是采用高精度的同步采集广域电网进行实时相量分析，并基于高速的通信网络实现对分散数据的有效采集，确保在时空坐标下电网动态信息的全局性。通过对广域测量进行有效利用能够实现对VQC控制策略的优化，并且在软件中还能够对远方数据接口进行分析，利用电压控制方法来有效实现对电压的检测，根据数据中心的分析功能完成对VQC控制策略的分析，在完成了对电压失稳或电压崩溃的条件下对控制策略进行调整。
5 结论
配电网中的电压无功优化控制是一种离散的控制，要实现其最优控制应对混杂控制及离散控制进行协调。当前的控制方法还无法从根本上实现这些协调，应加强混杂控制与离散控制协调性研究，为实现配电网无功优化全局控制奠定良好的理论基础。
参考文献：
[1] 许之晗，刘晓川.变电站电压无功模糊控制系统的研究[ J ].电力自动化设备，2011.07
[2] 孙文生，张明军.基于操作动作效果预算比较的电压无功综合控制原理[ J ].继电器，2009.09