基于TSC的电压无功优化控制装置的研究与设计

摘要

电网电压无功控制问题是一个关系到系统电压稳定、保证电压质量、提高电网运行经济性的重大课题，一直受到电力系统运行人员和研究人员的关注。对于联系电网和用户的变电站来讲，通过合理调节变压器分接头和投切电容器组，在很大程度上可以保证电压质量的合格及无功的就地平衡。变电站电压无功综合控制既是变电站自动化系统必不可少的功能之一，也是区域网电压无功集中控制的重要组成部分。随着近几年电网改造在全国范围的展开，大部分带有电容器和有载调压变压器的变电站都装上独立的VQC。虽然这些装置在改善电压质量和降低网损等方面起到积极作用，但是在运行中也发现了一些不足和有待提高的地方。 针对上述存在的问题，迫切需要设计一种能够适应变电站自动化系统和电压无功综合控制的需要，弥补当前控制装置存在的不足，利用模糊控制和计算机仿真技术，研制性能更加完善，实用性更强的变电站电压无功控制装置。 通过分析目前变电站的电压无功控制情况，在满足“保证电压合格，无功基本平衡，尽量减少调节次数”的变电站电压无功综合调节的基本原则要求前提下，本文提出了基于TSC的电网电压无功优化方案，设计了结合模糊控制和专家系统这两种人工智能方法的控制器，既保留了模糊控制处理不确定性问题的能力，又可以充分利用专家系统的综合决策能力。论文以变电站为例，具体论述了基于模糊控制和专家系统的变电站电压无功控制系统的设计过程，并通过实例仿真对其效果进行了验证。 根据电压无功控制装置的技术要求和控制功能，本文设计了一种采用工控机硬件平台和基于PSD芯片的单片机系统的新型半独立式VQC控制装置，完成了装置的硬件选型、调试和软件设计。样机的全面测试和试运行结果，表明该装置调节和控制方法合理、准确、可靠，可有效解决以往变电站电压无功控制装置由于控制策略和硬件的限制所产生的控制效果差、动作频繁、界面不友好等缺陷，其性能指标完全满足变电站运行需要，达到实用化要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的背景

1.2国内外的电压无功优化控制研究状况

1.2.1电压无功控制理论的研究

1.2.2电压无功控制方法的研究

1.2.3电压无功控制手段的研究

1.2.4基于TSC的电压无功控制装置的研究

1.3本文的主要工作

第2章基于TSC电压无功优化分散控制原理

2.1基于TSC电压无功优化控制的原理

2.2 TSC控制方式

2.2.1时间控制方式

2.2.2电流控制方式

2.2.3无功电流控制方式

2.2.4电压控制方式

2.2.5功率因数控制方式

2.2.6无功功率控制方式

2.2.7模糊控制方式

2.2.8复合控制方式

2.3本系统的控制方式

2.4主电路设计和监测保护设计

2.4.1 TSC主电路形式

2.4.2晶闸管元件的在线监测系统

2.4.3 TSC触发系统

2.4.4 TSC保护系统

2.5本章小结

第3章基于模糊专家系统的电压无功优化控制

3.1模糊控制

3.1.1模糊控制基本原理

3.1.2模糊控制器的设计

3.2专家系统

3.2.1专家系统的特点

3.2.2专家系统的结构

3.3模糊控制与专家系统的比较

3.4基于模糊专家系统的电压无功控制系统

3.4.1系统结构

3.4.2电压无功模糊识别控制模块的设计

3.4.3电压无功控制专家系统决策模块

3.5控制策略的MATLAB仿真

3.6本章小结

第4章装置的软硬件设计

4.1硬件结构

4.1.1主控制器模块

4.1.2从控制器模块

4.1.3 TSC从控制器与VQC主控制器协调关系

4.1.4模拟量输入模块

4.2软件结构

4.3装置的软件设计

4.3.1软件平台概述

4.3.2主控制器软件功能

4.3.3从控制器的主要程序设计及其实现

4.4本章小结

第5章研究结论和展望

参考文献

附录A:攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢