基于模糊理论的变电站电压无功控制系统设计

总第４４卷第５０３期电测与仪表Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．５０３Ｎｏｖ．２００７２００７年第１１期ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对变电站电压无功综合模糊控制的仿真＊孟伟，包蕊，朴在林（沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳１１０１６１）摘要：本文利用ＭＡＴＬＡＢ的模糊逻辑工具箱对实例变电站的电压无功综合控制设计模糊控制系统。

利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的电力系统模块（ＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ）对实例变电站进行搭建，并将设计好的模糊控制系统与构建的变电站模型连接，完成对变电站电压无功的模糊控制，并对此运行模型得出仿真结果。

分析仿真结果，满足预先的设计思想及理论要求。

关键词：变电站；电压无功；模糊控制；仿真中图分类号：ＴＭ９３３；ＴＭ７４３文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－１３９０（２００７）１１－００１７－０４ＴｈｅｅｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｒｅａｃｔｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｕｔｉｌｉｚｉｎｇｓｉｍｕｌｉｎｋＭＥＮＧＷｅｉ，ＢＡＯＲｕｉ，ＰＩＡＯＺａｉ－ｌｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎＹａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｕｓｅｓＭＡＴＬＡＢｔｈｅｆｕｚｚｙｌｏｇｉｃｔｏｏｌｂｏｘｄｅｓｉｇｎｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｘａｍｐｌｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｒｅａｃｔｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌ．Ｂｕｉｌｄｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｓｕｂｓｔａ－ｔｉｏｎｍｏｄｅｌｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋ，ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｎｇｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｂｕｉｌｔ，ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔｏｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｒｅａｃ－ｔｉｖｅ，ｒｕｎｎｉｎｇｔｈｉｓｍｏｄｅｌａｎｄｅｄｕｃｉｎｇｅｍｕｌａｔｉｏｎａｌｒｅｓｕｌｔ．Ａｎａｌｙｓｉｓｉｔ’ｓｓｉｍｕｌｉｎｋｒｅｓｕｌｔ，ｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｔｈｏｕｇｈｔａｎｄｔｈｅｏｒｙｒｅｑｕｅｓｔｉｎａｄｖａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｖｏｌｔａｇｅ／ｒｅａｃｔｉｖｅ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ０引言１．１．１模糊控制系统概述凡采用模糊控制器的系统称为模糊控制系统［５］。

基于模糊控制理论的变电站电压无功控制策略作者：尹小波，程锦闽，崔健来源：《机电信息》 2015年第27期尹小波程锦闽崔健（江苏电力调度控制中心，江苏南京 210024）摘要：介绍了变电站电压无功控制的原理及目标，简要阐述了与电压关联的无功边界九区图的电压无功控制过程。

基于模糊控制理论，重点分析变电站电压无功综合控制策略，在合理选择模糊集的基础上，设计了相应的控制规则。

仿真结果证明，模糊控制策略在满足各个时段变电站电压和无功要求的基础上，有效降低了有载调压变压器分接头和无功补偿装置调节频率，有利于延长有载调压变压器和无功补偿装置的使用寿命，是一种值得研究和推广的有效、可行的电压无功控制方法。

关键词：变电站；电压；无功；九区图；模糊控制0引言电网电压是衡量电能质量的一项重要指标，电压过高、过低不仅会降低电气设备的运行寿命和工作效率，还会对电网的安全稳定和经济运行带来严重危害。

无功是制约电压的重要因素，实现无功的分层、分区和就地平衡是控制电压合格的主要手段。

变电站电压无功综合控制的目标是通过调整有载调压变压器分接头位置和投切无功补偿装置，实现电网电压合格和无功功率就地平衡，并尽可能地减少变压器有载调压开关的调节次数和无功补偿装置开关的投切次数。

电压无功综合控制就是解决一个多目标、多限值的最优控制的问题，控制策略的好坏直接决定了变电站电压无功控制效果。

1电压无功控制基本原理1.1电压无功控制基本原理和目标变电站电压无功控制要求在调整主变分接头开关调节次数、无功补偿装置开关投切次数、电压上下限、无功上下限等限值的基础上，实现电压合格、无功平衡等控制目标。

变电站典型一次接线图如图1所示。

由图1可得如下公式：ULD=U1/K-（PL×RL+QL×XL）/U2（1）S=P2L+（QL-QC）2/{U22［（RS/K2+RT）+j（XS/K2+XT）］}（2）由式（1）可知，通过调节变压器分接头，改变K值大小，可以实现对用户端电压ULD的控制。

基于改进模糊逻辑的无功控制策略作者：于艳，孙光磊，张彪，张俊丰，张春望来源：《科技创新与生产力》 2013年第8期于艳1，孙光磊1，张彪2，张俊丰3，张春望4（1.安徽省阜阳供电公司，安徽阜阳236000；2.白城供电公司镇赉供电分公司，吉林白城137300；3.吉林省电力有限公司培训中心，吉林长春132012；4.长春电力公司监控中心，吉林长春130062）摘要：变电站电压无功控制已成为提高配电网经济性和可靠性的不可缺少的途径之一。

在传统九区图方法的基础上，结合变电站的特点，提出了一种模糊变中心九区图控制方法，利用该方法进行了变电站电压无功的综合调节，通过对算例的计算与仿真，表明该方法较好地协调了无功与电压在实时控制中的矛盾，同时也达到了对变电站实时控制的基本目标，对于变电站实时控制方法的实际应用具有参考价值。

关键词：变电站；电压无功调节；模糊逻辑；控制；变中心九区图中图分类号：TM761+.1文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.08.080电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户电压接近额定值是电力系统运行调度的基本任务[1]。

而系统无功对电压影响极大，无功功率不足或过大，将引起系统电压下降或上升。

反之如果电压过低，无功也只能在较差的环境下保持平衡。

这样可能会造成无功引起的有功损耗过大，影响系统的经济运行。

因此电压无功控制问题已引起越来越多电业部门的重视[2]。

随着对配电网供电质量和可靠性要求的不断提高，变电站电压无功控制已成为保证电压质量、无功平衡，提高配电网经济性和可靠性的不可缺少的途径之一。

因此，采用何种灵活有效的控制方法，对变电站的有载调压变压器和并联补偿电容器进行调整，实现无功就地平衡、提高电压合格率、改善功率因数、减少有功损耗是当前电力工作者及运行人员普遍关注的问题。

1变电站电压无功控制的基本原则和方法1.1变电站电压无功控制的基本原则变电站电压无功控制（调节）的基本原则是：保证电压合格，无功基本平衡，尽量减少调节次数[3]。

电压无功模糊控制系统设计摘要：文章对电压无功补偿中模糊控制器的设计方法给予详细介绍，采有模糊控制可较好地处理电压质量和功率因数的关系，能够适应现场的不同控制要求。

关键词：电压；无功；模糊控制1 控制策略的设定模糊数学[2]在1965年提出，模糊逻辑于1974年进行成功应用于锅炉和蒸汽机控制[3]。

由于模糊控制不需要建立精确的数学模型，能获得专家经验的优点，对经典手段难以控制的对象或只能靠有经验的操作人员才能控制的对象更为适用。

电压无功补偿有不同的电压等级和应用场合，难以建立精确的数学模型。

使用模糊控制策略，利用长期积累的专家经验来进行控制操作，可以解决传统控制方法中存在的系统不稳定、开关器件频繁动作等问题。

2 变压器电压无功补偿的的方案比较变电站电压无功控制的主要目的是提高变电站二次侧的电压质量和实现无功平衡。

为了达到这个目的，变电站目前主要采用以下两种调节手段，调节有载变压器的分接头和投切安装在变压器低压侧的并联电容器组。

这两种调节和控制措施各有优缺点，必须把调节分接头和控制电容器组的投切两者结合起来，进行合理的调控，达到最优控制。

目前，国内外对这种双参数控制提出不少控制方法，比较有代表性的方法有： 2.1.功率因数或母线电压自动控制方法根据用电网的功率因数或母线电压的变化来决定电容器的投切，实现无功补偿和电压的调节。

该控制方式通过功率因数变换器或单片机来控制，实现电容器的投切，但控制精度不高，难以保证电压质量，效果比较差。

[1]2.2.九区图实现电压无功控制九区图控制方法是将电压和无功上下限值划分为九个区域，各个区域对应不同的控制策略。

该控制方法在一定程度上能满足运行要求，但可靠性和经济性不强，容易出现“投切振荡”。

2.3.人工神经元网络实现电压无功控制应用人工神经元网络方法实时控制电容器的投切，建立具有两级人工神经元网络的控制网络模型。

该方法用于控制电容器补偿无功，实时控制所需计算量小。

[2]但人工神经元网络的训练对训练数据要求高，训练数据的选取将关系到神经网络性能的好坏。

一种变电站电压无功模糊专家控制系统的设计摘要：本文对变电站电压无功控制的技术进行了研究，提出了模糊专家控制的变电站电压无功控制系统。

该系统不仅能避免大量的数学计算，而且能有效减少有载调压变压器的分接头的调节次数和并联电容器组的投切次数，提高了变压器和电容器的运行寿命。

关键词：模糊专家控制系统；电压无功控制；变电站一、引言近年来，电力系统正在进行大的改造，电压是衡量电力系统电能质量的一个重要指标，而电力系统的无功功率对电压水平有很大的影响。

变电站的改造是电力系统改造的重点。

因此为了适应变电站自动化系统和电压无功综合控制改造的需要，利用现代控制技术设计一种合理高效并能达到综合控制电压无功的控制器势在必行。

二、变压器电压无功补偿的的方案比较变电站电压无功控制的主要目的是提高变电站二次侧的电压质量和实现无功平衡。

为了达到这个目的，变电站目前主要采用以下两种调节手段，调节有载变压器的分接头和投切安装在变压器低压侧的并联电容器组。

这两种调节和控制措施各有优缺点，必须把调节分接头和控制电容器组的投切两者结合起来，进行合理的调控，达到最优控制。

目前，国内外对这种双参数控制提出不少控制方法，比较有代表性的方法有：1.功率因数或母线电压自动控制方法根据用电网的功率因数或母线电压的变化来决定电容器的投切，实现无功补偿和电压的调节。

该控制方式通过功率因数变换器或单片机来控制，实现电容器的投切，但控制精度不高，难以保证电压质量，效果比较差。

[1]2.九区图实现电压无功控制九区图控制方法是将电压和无功上下限值划分为九个区域，各个区域对应不同的控制策略。

该控制方法在一定程度上能满足运行要求，但可靠性和经济性不强，容易出现“投切振荡”。

3.人工神经元网络实现电压无功控制应用人工神经元网络方法实时控制电容器的投切，建立具有两级人工神经元网络的控制网络模型。

该方法用于控制电容器补偿无功，实时控制所需计算量小。

[2]但人工神经元网络的训练对训练数据要求高，训练数据的选取将关系到神经网络性能的好坏。

电压无功模糊控制策略的设计摘要：使用传统控制算法的电压无功控制器因控制判据无法完全满足“保证电压合格，无功基本平衡，尽量减少调节次数”的电压无功综台调节的基本要求，导致系统的电压以及功率因数无法达到最优配置。

为了弥补传统电压无功控制策略的缺陷，本文将模糊控制算法引入到电压无功控制形成了井组平台电压无功模糊控制策略，通过理论分析以及仿真研究，该控制策略可有效提高无功补偿设备的控制效果，完全满足电压无功控制的要求，并且适用于负载经常发生变化的场合。

关键词：电压无功控制；模糊控制；控制效果1引言电力系统的无功补偿是一个多变量、强耦合的非线性控制问题，受电力系统的时变性、电力设备运行条件的变化以及许多条件下负载模型无法精确给定的影响，很难建立精确地控制模型。

因此使用传统控制算法的电压无功控制器因控制判据无法完全满足“保证电压合格，无功基本平衡，尽量减少调节次数”的电压无功综台调节的基本要求，导致系统的电压以及功率因数无法达到最优配置。

为了弥补传统电压无功控制策略的缺陷，本文将模糊控制算法引入到电压无功控制形成了井组平台电压无功模糊控制策略，通过理论分析以及仿真研究，该控制策略可有效提高无功补偿设备的控制效果，完全满足电压无功控制的要求，并且适用于负载经常发生变化的场合。

2 电压无功控制所谓电压无功控制，是指保证系统电压合格的基本前提下，无功功率基本保持平衡，尽量减少电容器组的调节次数[1]，减少因电容器组的投切而导致系统电流的频繁变化以及频繁出现的电容投切涌流。

电压无功控制思想可以看作：无功功率的调节边界应当是相对固定(各个负荷时段可不同)，并且在一定范围内服务于电压调节的一个模糊边界，即电压高时，无功缺额不严重就不投电容；电压低时，可以多投电容。

因此，电压无功控制是一个多变量、强耦合、时变的非线性控制问题，且受很多现场情况和设备的实际条件约束，其控制规律不能用一个统一的数学模型来描述[2[[3]。

2.1传统电压无功控制策略传统的电压无功控制策略大多是基于九区图来制定的。

基于模糊控制的电气电压自适应控制器设计摘要：在科学技术快速发展中，大量先进技术和设备涌现，对于新时期的电气设备运行安全带来了严峻的挑战。

电气设备在运行中，可能由于碰撞性负载出现电气电压波动问题，加剧电气设备运行安全。

而以往的电气电压波动防护设备应用中，使用效果偏低。

所以，在模糊控制下的电气电压自适应控制器设计，将电气电压和工作频率作为模型输入参数，工作频率因子则为输出项，实现电压电气补偿，对于改善电气电压波动问题具有重要促进作用。

基于此，本文就模糊控制下的电气电压自适应控制器设计客观阐述，把握技术要点，以求为电气设备运行安全提供保障。

关键词：模糊控制；电气电压控制器；工作频率因子；电压波动在电气设备碰撞性负载不断增长背景下，电气电压发生了不同程度上的波动，在一定程度上影响到电气设备的运行安全，加剧断路、漏电事故出现。

就碰撞性负载源头来看，电网中的非线性用电设备大量接入，为了可以有效降低碰撞性负载对对电气电压的不良影响，大量先进技术涌现，具备励磁调节、交换虚拟电路和PID控制基础上的自适应控制器逐渐衍生，可以实现电气无用功补偿，有效抑制电气电压不良波动问题。

所以，在模糊控制基础上，设计出合理的电气电压自适应控制器，确保电气设备可以安全稳定运行。

一、电气电压自适应控制原理以往的非模糊控制方法，短期内无法描述更多复杂的变量关系，精简处理步骤会对控制进度负面影响。

而在模糊控制基础上，通过非线性变量控制具有突出的优势，对模糊推理过程的控制，实现大量信息的分析和整理，与现实生活之间具有密切的联系性，建立对应的数学模型：而在公式中，max为求取最大值，（X，Y）是动态变量，f是目标控制函数，s.t.为限制条件，h是等是局限，g为不等式局限。

二、模糊控制下的电气电压自适应控制器设计（一）控制结构设计基于模糊控制下的电气电压自适应控制器设计中，需要结合实际情况选择自适应补偿法来控制电气电压波动情况，建立虚拟控制通路，将工作频率因子参数输入其中。

《科技文献检索》课程设计文献检索与综述题名: 电压无功控制系统模糊控制器的设计英文题名: V oltage and reactive power control system fuzzy controller design姓名:学号:班级: 电气091得分:指导教师:2012 年1 月10日盐城工学院图书馆文献检索教研室制关于电压无功控制系统模糊控制器的设计文献综述摘要：本文主要介绍了电压无功控制系统迷糊控制在电源控制机系统中、SVC电压控制器、变电站、控制器控制方法、在同步电机中研究和应用。

研究了一种分段的模糊PID控制器在开关电源充电机控制系统中的应用;阐述了控制器设计、各充电环节动态分析和建模;对模糊PID控制和传统PID控制进行了对比;展示了模糊控制在充电机控制系统中的良好应用前景。

提出了一种简化模糊控制算法,它通过把系统的输入输出空间划分为一个完备的模糊模式集,且寻找与实时输入对应的模糊模式,对整个系统进行了简化;在此基础上,设计了以数字信号处理器(DSP)为核心的模糊控制器;描述了其在直流无刷电机控制中的应用。

实验结果表明,该模糊控制器具有实时性强、响应速度快、精度高的特点。

为提高电力系统电压稳定性,综合了模糊控制和PID控制的优点,提出一种基于模糊-PI控制的SVC的电压控制器设计方法。

分析了SVC电压控制器的基本原理和组成,详细介绍了模糊-PI控制的设计实现过程。

关键词：电压无功控制、控制系统、模糊控制器Fuzzy controller design literature review about the voltage and reactive power control systemZhang JinqiangAbstract：This paper describes the voltage and reactive power control system confused SVC voltage controller, substation controller control method, the research and application of synchronous motor in the power control system. A piecewise fuzzy PID controller in the switching power supply charger control system; elaborated controller design, the various charging aspects of dynamic analysis and modeling; fuzzy PID control and conventional PID control; show good application prospects of the fuzzy control the charging machine control system. A simplified fuzzy control algorithm, by dividing the input and output of the system space for a complete set of fuzzy pattern and look for real-time input fuzzy pattern, the entire system has been simplified; on this basis, design the digital signal processor (DSP) core fuzzy controller; description of the brushless DC motor control. The experimental results show that the fuzzy controller has strong real-time response speed, high precision. Combines the advantages of fuzzy control and PID control to improve power system voltage stability proposed SVC voltage controller design method based on fuzzy-PI control. Analysis of the basic principles of the SVC voltage controller and composition, details the process of design and implementation of the fuzzy-PI control.Key words: Reactive Power Control、Control system 、Fuzzy Controler引言：近年来 ,随着电力系统的不断更新与发展 ,电力系统中的无功功率及电压控制是一个十分重要的问题。

基于五区图的变电站电压无功模糊控制
龚细雨
【期刊名称】《电工技术：理论与实践》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】针对传统九区图在变电站电压无功控制过程中带来的一系列问题，本文提出了与九区图相对应的五区图控制方法，并引入模糊控制，设计了应用五区图的变电站电压无功模糊控制系统。

在SiinLlIink环境中搭建了变电压电压无功补偿仿真模型和模糊控制器，结合某一实例变电站的负荷数据，完成变电站的无功补偿仿真。

最后的结果验证了基于五区图的控制方法的正确性和优越性。

【总页数】2页(P123-124)
【作者】龚细雨
【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002
【正文语种】中文
【中图分类】TM766
【相关文献】
1.基于模糊控制理论的变电站电压/无功微机自动控制装置
2.基于模糊控制理论的变电站电压无功控制策略
3.基于变电站电压无功综合调节的模糊控制研究
4.基于模糊控制理论的变电站电压无功补偿系统的设计
5.基于模糊控制理论的变电站电压无功控制策略
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