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关于有载调压变压器无功电压控制策略研究 　　 摘要：在变电站的二次母线装设可投切的补偿电容器组和有载调压变压器相配合进行联合控制的连续模型的基础上 ,提出了双参数离散控制模型 ,该模型考虑了电容器组和分接头的非连续调节 ,利用该模型对一实际变电站无功电压控制进行计算 ,并与连续模型的计算结果进行了比较。 　　 关键词：有载调压变压器； 无功电压控制； 最优控制； 　　 前言 　　 在无功、电压双参数需要调节时，靠人工控制往往难以做到准确判断调节决策和及时调节的目的。当前，由微机系统构成的无功电压智能控制装置己广泛采用。智能化无功电压控制装置接收从一次母线电压匀_感器送来的电压数据，经计算后，送出控制信号，去控制补偿电容器组及卞变分接头根据无功电压控制的数学模型来进行控制，是该装置软件系统的重要功能。从目前收集到的资料看，无功电压控制计算都采用连续模型，由于电容器组和主变分接头的设置均为非连续，应用连续模型必将造成控制误差。为此本文在连续模型的基础上考虑电容器组及主变分接头的非连续调节特性，建立了变电站无功电压双参数控制的离散优化模型，并对实例变电站进行了计算。 　　 一、无功电压控制的数学模型分析 　　 变电站无功电压控制，是在满足给定的变电站进线功率因数(cos)和二次母线电压(U2)的情况下，调节补偿电容器组的容量和有载调压变压器的分接头位置。 　　 1、变电站进线的功率因数(co s) 　　 假设cos的大小人为规定，本文按瞬时功率因数考虑。 　　 2、变电站一次侧母线电压(U2 ) 　　 要求用户端电压在((0.95~1.05)UN范围内，变压器的一次母线电压U2的计算，如图1所示。在多馈线的情况下，第i个用户端的母线电压在允许范围内，即: 　　 　　 　　 式中:PD(i)和QD(i)分别为第i个用户的有功功率和无功功率，UN为用户端母线电压的额定值,rL(i)和XL(i)分别为第i个用户线路的电阻和电抗。对应于变压器二次侧电压的范围应为式(1)的交集,即: 　　 　　 　　控制装置采样得到的数据,按式(1)进行计算,再按式(2)得到U2。 　　 3、无功电压控制的数学模型 　　 变电站通过输电线与无穷大母线U0???接,输电线长度为L ,阻抗为RL+ jXL,其等效电路为图2。 　　 　　 　　 图中: P、Q为该变电站出线的有功、无功功率总和; 　　 QC为补偿容量;nT为主变压器的变比,即分接头的位置;RT为K台主变压器的等效电阻,其损耗为Pd ;XT为K台主变压器的等效电抗,其损耗为qd ;P0、q0、分别为K台主变压器的空载有功、无功损耗。考虑电容器组的有功损耗 (KC为补偿装置的功率损耗系数); 　　 　　 　　 把参数归算到低压侧,由图2有 　　 　　 将式(4)代入式(5) ,得到电压损耗方程: 　　 　　 　　 进线(母线U1) 的功率因数方程为: 　　 　　 　　 考虑负荷的无功电压静特性,有功负荷P、无功负荷Q与母线电压U2的关系为[ 2 ]: 　　 　　 　　 式中P0,Q0分别是U2在额定电压下,负荷有功功率、负荷的无功功率;α,β分别是有功功率指数、无功功率指数。电容器组的出力QC是与安装点实际电压有关[3 ],则 　　 　　 　　 式中QCO是电容器组在额定电压下的补偿容量,即电容器组的铭牌容量(标称容量),γ是补偿容量指数(一般γ= 2)。将式(3) (8) (9)代入式(6) (7) ,得到 　　 　　 　　 把式(10) (11)中两个调节量(变压器的变比nT和补偿容量QC0) 作为未知变量,组成的非线性方程组,就是无功电压控制的连续模型。由于有载调压变压器的nT不是连续可调的,它有几个至十个分接头,可能计算出nT的值在两个分接头的中间附近,这样控制系统确定出某一个nT进行调节,可能调节误差较大;同样QC0也不是连续调节的,它与电容器的容量和安装连接有关。因此按连续模型进行调节是不符实际情况的。 　　 本文建立的离散模型:令式(10)的左端为F1,式(11)的左端为F2得到一个以二次母线电压偏差F1和进线功率因数偏差F2为综合目标的约束非线性离散变量的优化模型。即 　　 　　 　　 式中: x1为离散变量,即nT,只能取有载调压变压器分接头位置所代表的数值。x2为离散变量,即QC0,只能为每组电容器安装容量的整数倍。式(12)就是无功电压控制的离散模型。 　　 二、无功电压控制模型的求解分析 　　 1连续模型的求解非线性方程组式 (10) (11)组成的连续模型的求解,用解析式求解是非常困难的,采用计算机计算其数值较为方便。目前,非线性方程组的计算方法不少,本文采用最速下降法。