變電站電壓無功控制理論與設(shè)計

前言

　　變電站電壓無功綜合控制（VQC）是一個多變量、強耦合的復(fù)雜的非線性控制問題，受到電壓、無功、時間、負荷率、負荷電壓靜態(tài)特性、運行方式、OLTC分接頭檔位和電容器組狀態(tài)等多種因素的影響，其控制規(guī)律難以用精確的數(shù)學(xué)模型表述。同時，作為變電站電壓無功控制的兩個主要手段：運用。OLTC進行有載調(diào)壓和運用并聯(lián)電容器組（電抗器組）進行無功調(diào)節(jié)，不是獨立的，它們之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性，在有載調(diào)壓的同時也會影響無功，在無功調(diào)節(jié)的同時也會影響電壓。這就決定了在電力系統(tǒng)諸多的研究課題中，變電站VQC是一個極具趣味的問題，因而受到了許多電力科技工作者的關(guān)注，近工。年來不少研究生也將其作為學(xué)位論文的選題?！　∧壳癡QC的生產(chǎn)廠家，遵循“簡單可靠”的原則，主要是以在九區(qū)圖基礎(chǔ)上演變的十七區(qū)圖策略作為變電站電壓無功控制的原則?！∫虼?，本書對九區(qū)圖系列的區(qū)域圖控制策略進行了分析，并著重研究了負荷電壓靜態(tài)特性對區(qū)域圖控制策略的影響，對。OLTC調(diào)檔和投切電容器組對變電站電壓、無功影響的基本規(guī)律進行了提煉，有助于研究者能夠較好地消化以前的論點?！　∮捎谑且粋€典型的非線性控制問題，變電站電壓無功控制非常適合于將各種人工智能技術(shù)和仿生算法應(yīng)用于其中，目前專家系統(tǒng)和模糊控制技術(shù)在VQC中已有了相對較為成熟的應(yīng)用實例。各高校和相關(guān)研究人員也先后發(fā)表了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、免疫算法、禁忌搜索算法等理論在變電站VQC中的應(yīng)用研究論文。本書選擇了模糊控制和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在VQC中的應(yīng)用情況進行介紹，并給出了算例仿真分析的詳細過程及相關(guān)程序。

內(nèi)容概要

隨著變電站綜合自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，變電站電壓無功綜合控制技術(shù)也得到了大量的研究和應(yīng)用。本書對變電站電壓無功控制的理論及控制策略、控制系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析和探討。全書共8章，內(nèi)容為變電站電壓無功綜合控制的基本原理、基于九區(qū)圖的變電站電壓無功控制策略、變電站電壓無功模糊控制策略、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變電站電壓無功控制、變電站電壓無功控制的新策略、三繞組降壓變電站電壓無功控制策略、變電站電壓無功綜合控制系統(tǒng)設(shè)計及引入電壓穩(wěn)定指標的變電站電壓無功控制。為便于讀者理解和獨立開展研究，本書給出了各種控制策略詳細的仿真算例和相關(guān)程序等內(nèi)容。    本書可供電力系統(tǒng)及其自動化、電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)、供用電技術(shù)、電氣工程及其自動化等專業(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計選題參考，也可作為在校大學(xué)生科技創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新的指導(dǎo)教程以及電力系統(tǒng)專業(yè)研究生和變電站自動化技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

前言第一章  變電站電壓無功綜合控制的基本原理  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  VQC的基本原理、控制目標及控制模式  第三節(jié)  調(diào)檔和投切電容對變電站電壓無功的影響第二章  基于九區(qū)圖的變電站電壓無功控制策略  第一節(jié)  九區(qū)圖控制策略  第二節(jié)  改進的區(qū)域圖控制策略  第三節(jié)  考慮負荷電壓靜態(tài)特性的區(qū)域圖控制策略  第四節(jié)  電壓無功限值及增量計算  第五節(jié)  算例仿真分析第三章  變電站電壓無功模糊控制策略  第一節(jié)  變電站電壓無功模糊控制理論基礎(chǔ)研究  第二節(jié)  MATLAB模糊邏輯工具箱的應(yīng)用  第三節(jié)  變電站電壓無功模糊控制器的設(shè)計與仿真第四章  基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變電站電壓無功控制  第一節(jié)  模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本概念  第二節(jié)  模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法  第三節(jié)  基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變電站電壓無功控制第五章  變電站電壓無功控制的新策略  第一節(jié)  基于操作矢量的VQC新策略  第二節(jié)  基于變量計算的VQc新策略第六章  三繞組降壓變電站的電壓無功控制策略  第一節(jié)  三繞組降壓變電站電壓無功控制的原則  第二節(jié)  220kV變電站的電壓無功控制策略及仿真分析第七章  變電站電壓無功綜合控制系統(tǒng)設(shè)計  第一節(jié)  變電站電壓無功綜合控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式  第二節(jié)  變電站電壓無功綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計要求  第三節(jié)  VQC裝置硬軟件系統(tǒng)設(shè)計第八章  引入電壓穩(wěn)定指標的變電站電壓無功控制  第一節(jié)  電壓穩(wěn)定性概述  第二節(jié)  有載調(diào)壓變壓器(OLTC)調(diào)整引起電壓失穩(wěn)的機理分析  第三節(jié)  基于相量測量的就地電壓穩(wěn)定指標  第四節(jié)  引入就地電壓穩(wěn)定指標的變電站電壓無功控制參考文獻

章節(jié)摘錄

　　電壓是衡量電能質(zhì)量的一項重要指標。從節(jié)約電能的角度來看，除要求發(fā)電方面節(jié)約一次能源耗量（如煤耗）和減少廠用電外，還要求輸配電方面要降低網(wǎng)損，用電方面則要求提高用電設(shè)備的效率、改善功率因數(shù)。由于用電設(shè)備在其額定電壓下工作可獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益，因此保證用戶端電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運行調(diào)整的基本任務(wù)之一。電壓質(zhì)量如果得不到保障，不僅會影響用電設(shè)備的效率、安全和壽命，影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，還可能會使網(wǎng)損過大，而且還會危及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，甚至?xí)痣妷罕罎⒃斐纱竺娣e停電的嚴重事故。因此保證電壓質(zhì)量合格，是電力系統(tǒng)安全優(yōu)質(zhì)供電的重要條件，對節(jié)約電能有著重要的意義，而社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，也對電壓質(zhì)量提出了更高的要求。　　系統(tǒng)無功供給不足或無功分布不合理是影響電壓質(zhì)量的主要原因。若系統(tǒng)無功供給不足，會降低運行電壓水平和增加網(wǎng)損；若系統(tǒng)無功供給過剩，則會提高系統(tǒng)運行電壓，影響設(shè)備使用壽命和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，使系統(tǒng)輸送容量降低，不利于電網(wǎng)的運行調(diào)度。保證無功補償和無功平衡是提高電壓質(zhì)量的基本前提，而實現(xiàn)無功的分層、分區(qū)就地平衡也是降低網(wǎng)損的主要原則和重要手段。　　電力系統(tǒng)中的各級變電站承當著電壓和無功調(diào)節(jié)的重要任務(wù)。電力系統(tǒng)中以中壓配電網(wǎng)6一l0kV最接近用戶，因此配電網(wǎng)絡(luò)的前端即變電站的6一l0kV母線的供電質(zhì)量對用戶起著決定性的影響。變電站中一般都采用有載調(diào)壓變壓器（OLTC）和無功補償設(shè)備。OLTC（On-Load Tap-Changer Transformcr）主要適用于供電線路較長、負荷變動較大的場合，其調(diào)壓范圍也較大，而且調(diào)節(jié)時不會影響供電。在各種無功補償設(shè)備中，由于并聯(lián)電容器組簡單經(jīng)濟、易于安裝維護、有功損耗小，同時電力系統(tǒng)的大部分負荷主要是感性負荷（異步電動機占絕大部分），因此并聯(lián)電容器組已逐漸取代同步調(diào)相機，得到了廣泛應(yīng)用，一般采用集中補償方式裝設(shè)在變電站的6一10kV母線上。過去老舊的常規(guī)變電站一直由值班員以人工手動調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)電壓無功（根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度下達的電壓無功控制計劃和運行情況進行），一方面加重了值班員的負擔；另一方面由于是雙參數(shù)（電壓、無功功率或功率因數(shù)）的調(diào)節(jié)，通過人為進行判斷和操作，也難以保證電壓和無功在規(guī)定的范圍內(nèi)運行。目前，綜合自動化技術(shù)在新建變電站中得到了廣泛應(yīng)用，變電站已普遍采用電壓無功綜合自動調(diào)節(jié)的方式。變電站電壓無功綜合控制即是指在變電站中采用有載調(diào)壓變壓器（OLTC）和并聯(lián)補償電容器組進行局部的電壓和無功自動綜合調(diào)節(jié)。

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