变电站九区图控制策略介绍 共16页

基于改进型九区图的变电站电压无功控制方法左鹏辉;粟时平;何燕【摘要】在分析现有的九区图控制方法与模糊控制策略的基础上，将变电站电容器组投切精细化，利用TSC投切与MSC投切的不同特点，对传统的九区图控制进行了相应的改进，并将BP神经网络控制与模糊控制有效的结合，构成了模糊BP神经控制。

该方法能有效减少变压器分接头与电容器组的调节，改善系统稳定性。

%Based on the analysis of existing nine-zone diagram control method and the fuzzy control strategy,the capacitor banks of substation are refined. Traditional nine-zone diagram control is improved by make use of different characteristics be-tween TSC and MSC switch. BP neural network control is combines with fuzzy control effectively to constitute the fuzzy BP neural control. The method can effectively reduce the regulation of transformer tap and capacitor banks to improve the system stability.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P152-155,159)【关键词】九区图;模糊控制;变电站;BP神经网络【作者】左鹏辉;粟时平;何燕【作者单位】长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410004;长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410004;湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TN911.7-340 引言随着人们生活水平的不断提高，人们对电能质量的要求也在不断的提高。

2021年7期科技创新与应用Technology Innovation and Application方法创新10kV 配电母线电压偏高的原因及应对策略分析*谢湘宁1，王亚文2，赵莉萍1（1.国网青海省电力公司西宁供电公司，青海西宁810000；2.国网青海省电力公司，青海西宁810000）引言10kV 配电母线在目前的配电系统中应用十分广泛，由于10kV 配电系统中的负荷变化较快，对配电系统的调压性能要求较高。

如果不能及时对配电系统的电压进行调整，则容易出现电压偏高或偏低的情况，这些都不利于配电系统的安全稳定运行，故应对配电母线电压进行优化控制[1]。

本文首先分析了10kV 配电母线电压的影响因素和调压原则，之后阐述了配电母线出现电压偏高的原因和母线电压优化控制的具体原理，最后进行了相应的算例分析，结果表明本文所述的配电母线电压优化控制方法能够解决地区电网电压偏高的实际问题。

110kV 配电母线的调压原则1.110kV 配电母线电压的影响因素配电母线的电压水平和配电网中的负荷水平、无功功率等具有直接的关系，同时配电系统中的电容器、电抗器投切也会对配电母线电压产生影响。

为了保证10kV 配电母线电压稳定，应合理配置电容器、电抗器的容量，同时采用电压优化调节系统，将变压器分接头、电容器、电抗器等调压手段纳入闭环控制系统中。

1.2调压原则通过对配电母线进行电压调整，可以使得配电母线的电压偏移量η在允许的范围内，电压偏移量η的计算公式如下式所示，一般10kV 配电母线的电压偏差应在±7%范围内。

当10kV 配电母线电压接近允许极限时，此时通过电压控制策略的预估分析计算，决定采取何种调压手段。

对于配电母线的调压原则，应综合考虑配电母线的电压允许范围、系统的无功功率情况、系统网损、负荷波动情况和可采取的调压手段等，决定采取哪种方式调压，一般可以采取九区图控制方式，其控制策略如图1所示。

图1九区图电压控制策略摘要：在电力系统的运行中，应保证10kV 配电母线的电压在允许的范围内，确保电压质量合格。

基于改进型九区图的变电站电压无功控制方法作者：左鹏辉粟时平何燕来源：《现代电子技术》2014年第01期摘要：在分析现有的九区图控制方法与模糊控制策略的基础上，将变电站电容器组投切精细化，利用TSC投切与MSC投切的不同特点，对传统的九区图控制进行了相应的改进，并将BP神经网络控制与模糊控制有效的结合，构成了模糊BP神经控制。

该方法能有效减少变压器分接头与电容器组的调节，改善系统稳定性。

关键词：九区图；模糊控制；变电站； BP神经网络中图分类号： TN911.7⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）01⁃0152⁃04引言随着人们生活水平的不断提高，人们对电能质量的要求也在不断的提高。

由于近年来，越来越多的电力电子设备在电网中的广泛应用，其带来的无功功率及谐波问题给电网带来诸多挑战。

因此，提高电能质量，降低网络损耗，实现电网经济与安全运行已经成为了电力用户与电网共同的追求[1]。

针对电能质量中的无功优化问题，面向全系统安全经济综合优化目标的电压自动控制理论与技术成为现代电网的重大研究课题[2⁃4]。

无功补偿是电力系统安全稳定运行的重要调节措施[1]。

早期的无功补偿装置主要采用交流接触器作为并联电容器的投切（Mechanical Switching Capacitors，MSC），且在目前的中低压补偿系统中，机械开关应用的范围与场合仍然不少。

随着电力电子技术的发展，晶闸管因其无触点、不燃弧、无噪声、速度快等特点，在并联电容器投切开关中的应用较为普遍，晶闸管投切电容器（Thysitor Switching Capacitors，TSC）由于其能解决合闸涌流，无触点，反应快等优点，正逐步取代传统MSC的应用[2⁃3]，但在许多变电站等场合，TSC与MSC作为两种并联电容器投切方式仍然大量存在，因此针对此的无功优化控制研究仍然具有一定的实际意义。

变电站自动电压控制是在保证变电站电压与无功稳定的前提下，尽量减少变压器分接头与电容器的投切次数。

1九域图控制原理调节变压器有载调压分接头及投切电容器组，使系统尽量运行于区域0.各区域的控制规则如下：区域0：电压与无功均合格，为稳定工作区，不调节。

区域1：无功越上限，电压越下限，先投电容器组，当电容器组全部投入后，母线电压仍低于电压下限时，发升压指令。

区域2：无功越上限，电压合格，发投电容器组指令。

电容器投完仍在该区则维持不动。

区域2：维持不动。

区域3：无功越上限，电压越上限，发降压指令，当有载开关在最低当时，发强切电容器组指令。

区域4：无功稳定，电压越上限，发降压指令，当有载开关在最低当时，发强切电容器组指令。

区域5：无功越下限，电压越上限，首先发切电容器组指令，当无电容可切，电压仍高于上限，发降压指令。

区域6:维持不动。

区域7：无功越下限，电压越下限，发升压指令，当档位在最高档时，发强行投电容器组指令。

区域8：无功稳定，电压越下限，发升压指令，当档位在最高当时，发投电容器组指令。

2、动作条件动作条件：COSΦ< COSΦdlU1<Uab、Ubc、Uca<UdQ>QdT>TdPT正常处于补偿自动状态电容柜主开关处于合位其中：T为投入电容间隔时间TD为投电容间隔时间定值COSΦ功率因数实时值COSΦdl功率因数下限定值Uab、Ubc、Uca为母线线电压Ud为高压保护定值U1为低压保护定值Q为无功公率实时值QD为务工需求量定值b、切电容的条件动作条件COSΦ> COSΦdhUab>Udg或Ubc>Udg、或Uca>Udg Uab≤U1或Ubc≤U1或Uca≤ U1Q <0PT正常处于自动保护状态电容柜跳闸其中：COSΦdh为功率因数上限定值Uab、Ubc、Uca为母线线电压Ud为高压保护定值U1为低压保护定值Q为无功公率实时值c、变压器有载调压升压条件动作条件：U1<Uab、Ubc、Uca<Ud1Ia<Idt>tdPT正常调压分接头不在最高档Uab、Ubc、Uca为三相线电压Ud1为调压下限定值Ia低压侧总电流Ib未过载闭锁调压电流定值t为调压延迟时间td为调压延迟时间定值d、变压器有载调压降压条件动作条件：Uab>Udh或Ubc>Udh、或Uca>Udh Udg >Uab、Ubc、Ucat>tdIa<IdPT正常调压分接头不在最低档其中：Uab、Ubc、Uca为三相线电压Udh为调压上限定值Ia为母线相电流Ib未过载闭锁调压电流定值t为调压延迟时间td为调压延迟时间定值e、过电压保护条件动作条件：Uab>Udg或Ubc>Udg、或Uca>UdgUab、Ubc、Uca为母线线电压U1为低压保护定值f、低电压保护条件动作条件：Uab≤U1或Ubc≤U1或Uca≤ U1Uab、Ubc、Uca为母线线电压U1为低压保护定值六、技术参数●控制电源：DC220ＫV 偏差-20%～+20%●系统额度电压：12kV●单组最大电容：2000kvar或5000kvar●等容分组数：5组2（或5组内2）（配置DSK5010控制器）●不等容分组数：3组2（配置DSK5010控制器）装置各回路对地绝缘电阻：>100MΩ●1min工频耐压●抗干扰性能：能够承受频率为1MHz电压幅值共模2500V,差模1000V的衰减震荡波脉冲干扰●机械寿命5万次七．安装、调试及维护1安装a、安装使用前，用户将真空开关的绝缘骨架、绝缘板等表面清理干净。

基于“九区图”和“五区图”相结合的电压无功组合控制作者：邓桂勇白宇来源：《电子技术与软件工程》2016年第05期摘要为更好地实现全局最优控制将五区图和九区图相互配合，形成九区图和五区图的组合策略，根据设定的最优限值曲线，按照九区图判断各变电站的无功调压设备的工作点区域及启动区的上下限，仅对有越限的变电站按照五区图进行VQC装置的调控，以达到减少控制变量频繁操作，又保证全网电压质量和电网潮流最优分布的目的。

【关键词】电压无功控制变电站自动化“九区图”控制策略“五区图”控制策略1 “九区图”、“五区图”原理分析1.1 九区图的控制原理与分析九区图控制策略是典型的电压、无功双参数控制策略，它是根据变电站运行中电压和无功均存在合格、过高和过低3种状态，而将二维坐标平面分为九个区域。

电压无功综合控制的基本原理是实时采集变压器系统侧输入无功功率Q和低压侧母线电压U，然后根据调节判据得出不同区域的控制方法，通过调节有载变压器分接头位置或投切电容器，保证电压合格和无功基本平衡。

其控制目标是使电压和无功控制在9区，首要目标是将被测母线的电压控制在规定的U上限和U下限之间，保证电压合格。

同时要尽量使无功功率控制在Q上限和Q下限之间，如果电压无功不能同时达到要求，则优先保证电压合格。

控制装置根据电压、无功、时间、负载率、调压分接头和电容器所处状态（位置）等诸因素进行判别，根据实时数据判断当前的运行区域，再按照一定的控制方案，闭环地控制站内并联补偿电容器的投切及有载调压变压器分接头的调节，以最优的控制顺序和最少的动作次数使运行点进入到第9区（正常工作区）。

1.2 九区图控制策略存在的问题（1）控制策略是基于固定的电压无功上下限而未考虑无功调节对电压的影响及其相互协调的关系。

（2）用于运算分析的信息具有随机性、分散性的特点，造成了控制决策的盲目和不确定性，实际表现为装置频繁调节。

（3）“九区图”的某些区对于两类设备的控制都起作用时，难以区分哪一类的效果更好。

图中，横轴为功率因数，纵轴为控制侧电压。

阴影部分为强投强切的动作区域。

ΔUQ为电容器电压调整率。

这样主变的运行状态可以映射到图中。

电压的限值与功率因数的限值将图分成9个区域。

第九区电压合格，功率因数也合格是调节的目标区域。

在这个基础上，加上强投强切的区域，将区域划成11个区域。

每个区域分别阐述如下。

区域1：系统状态为电压低、功率因数低。

在这种状态下，投电容器将提高功率因数、并将升高电压。

调分接头可升高电压。

通过调节分接头和投电容器都可升高电压，但投电容器还可补偿无功。

根据结论c，如有可投的电容器，并投电容器后功率因数向合格的方向调节，投电容器。

否则调整分接头升压。

区域2：系统状态为电压合格、功率因数低。

在这种状态下，仅可考虑投电容器。

如有可投的电容器，并投电容器后功率因数向合格的方向调节，投电容器。

区域3：系统状态为电压高、功率因数低。

在这种状态下，如投电容器，电压将升高，进一步破坏电压不合格的程度。

应调分接头降电压。

区域4：系统状态为电压高、功率因数合格。

在这种状态下，考虑调整分接头进行降压。

区域5：系统状态为电压高、功率因数高。

在这种状态下，切电容器可降低功率因数、并可降低电压。

调节分接头可降压。

通过调节分接头和切电容器都可降低电压，但切电容器还可平衡无功。

根据结论c，如有可切的电容器，并切电容器后功率因数向合格的方向调节，切电容器。

否则调分接头升压。

区域6：系统状态为电压合格、功率因数高。

在这种状态下，仅可考虑切电容器。

如有可切的电容器，并切电容器后功率因数向合格的方向调节，切电容器。

区域7：系统状态为电压低、功率因数高。

在这种状态下，如切电容器，电压将降低,进一步破坏电压不合格的程度。

应调分接头升电压。

区域8：系统状态为电压低、功率因数合格。

在这种状态下，考虑调整分接头进行升压。

区域9：系统状态为电压合格、功率因数合格。

在这种状态下，是运行目标状态。

强投区域：这个区域的特点是电压低于电压下限减ΔUQ，并且分接头无法调节。

变电站电压无功控制策略和实现方式庄侃沁,李兴源(四川大学电气信息学院,成都610065)摘要:阐述了变电站电压无功控制的原理、策略、存在的问题和实现方式;分析了基于人工智能新技术的"九区图"法的优点及其在电压无功控制中的应用;比较了当前几种主要的电压无功控制装置/方式,提出了一种利用变电站自动化系统采集信息的"半独立式"电压无功控制装置,这种控制装置有着广阔的应用前景。

关键词:变电站;电压;无功;九区图;人工智能中图分类号:T M 761+.1;T P 18收稿日期:2001-01-03;修回日期:2001-03-01。

0引言变电站电压无功控制已成为保证电压质量和无功平衡、提高电网可靠性和经济性必不可少的措施。

从控制理论的角度上讲,变电站电压无功控制是一个多限值、多目标的最优控制问题[1];从控制手段上讲主要有2种方法:变压器分接头调节和电力电容器投切。

其基本控制规律是:①变压器分接头上(下)调后,电压将变大(小),无功变大(小),功率因数变小(大);②投入(退出)电容器后,无功变小(大),电压变大(小),功率因数变大(小)。

目前,原有的主要靠人工手动调节的电压无功控制方法已不能适应电力系统发展的要求,需要有新的控制方法和方式。

1电压无功的控制策略基于变压器分接头调节和电容器投切,国内外提出了不少自动控制方法,较典型的有以下几种。

1.1按功率因数或电压高低调节[2,3]根据用电网功率因数或电压的变化自动投切电容器组,使功率因数维持在某一整定的范围内,实现无功补偿。

这种方法简单、易行,但未考虑变压器分接头的调节,无功补偿效果较差。

1.2基于人工智能的动态规划方法通过人工智能的方法[4～6]寻找一组变压器分接头和电容器组投切量变量,使得目标函数有最优解:J=X|ΔV Σ|+X p f +X t a p +X n c其中X|ΔV Σ|为实际电压对额定电压的偏移量;X p f 为无功(功率因数)的偏移量;X t a p 为变压器分接头动作的次数;X n c 为电容器组投切动作的次数。

九区图控制策略切实开展节能降损工作作者：邵志宏朱孟宗马广俊来源：《中国科技博览》2018年第22期[摘要]本文对电压调整方式进行了分析，但当前电力系统中无功容量的不足是造成电压低的根本原因，提出了电压允许范围内进行变压器调压和电容器的投切对策，实现电网的安全经济运行，起到降损节能的作用。

[关键词]电压无功补偿九区图控制策略中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0323-01电能质量的主要指标是电压、频率和波形。

电压保持在一定的合格范围内，不仅会提高电气设备的效率和寿命，而且还会保证系统的安全稳定运行。

目前变电站的电压调整，一般采用有载调压变压器和无功补偿设备两种方式。

有载调压变压器可以在带负载的情况下改变变比，起到调整电压和降低损耗的作用。

控制无功补偿设备的投切，可改变网络中无功功率的分布，改善功率因数，减少网损和电压损耗，改善用户的电压质量。

以上两种调节和控制的措施，都有调整电压和改变无功分布的作用，但它们的作用原理和获得的后果有所不同。

一、电压调整方式分析图1是一个简化的电力系统图，b点电压为Ub，R和X分别为变压器和线路等效电阻和等效电抗，忽略线路电容功率、变压器励磁功率及网络功率损耗，b点电压为：由上式可知：为了调节b点电压Ub可以采取以下措施：1.改变发电机的输出电压（VG）；2.调节变压器分接头（k1、k2）；3.改变线路的电阻、电抗参数（R、X）；4.改变无功功率分布（Q）。

从本质上讲改变分接头调压，本身不产生无功功率，只是改变了变压器各侧的无功潮流分布。

不能向系统提供无功功率。

但由于简便可靠的特点，有载调压是全系统各个电压等级控制电压的一个重要手段，其优点是能保证不间断供电，操作简单，调节快速。

但不能提供无功功率，也不能实现平滑调节。

在系统无功功率不足的情况下，不能用改变变比的办法来提高系统的电压水平，否则电压水平调的越高，该地区的无功功率就越不足，反而导致恶性循环。

基于立体九域图的变电站无功电压控制策略研究张少雄;王庆斌;杨舒婷;王承民;黄辉;刘涌【摘要】电压合格与无功充足是电力系统安全稳定运行的基础条件,确定适宜的无功补偿方法和电压调节方案对电网运行有着重要意义.提出了基于立体九域图的无功电压控制策略,与传统九域图控制策略相比,增加了时间轴,在不同的时间段(时区)九域图的无功功率上下限和电压上下限是变化的.通过基于负荷预测的全局无功优化模型得到配电网各变电站的预计调节方案,以此将一天划分为若干个时区,并根据优化曲线得到各时区的运行边界.基于立体九域图的变电站无功电压控制策略结合了动态无功优化与实时调控的优点,避免了无功补偿设备和主变分接头的频繁调节,提高了变电站运行的经济性.%Voltage qualified and reactive power is the basic condition for the safe and stable operation of power sys -tem.It is important to determine the appropriate reactive power compensation method and voltage regulation scheme for power networkoperation .Compared with the traditional nine-domain graph control strategy , the reactive power voltage control strategy based on the three-dimensional nine-domain diagram is proposed in this paper .The time axis is added while the upper and lower limits of the voltage in different time zones ( time zones ) are changing .Based on the global reactive power optimization model of load forecasting , the expected adjustment scheme of each substation in the distribution network is obtained , which divides the day into several time zones and obtains the operating boundary of each time zone according to the optimization curve .The reactive power and voltage control strategy of substation based on three-dimensionalnine-domain diagram combines the merits of dynamic reactive power optimization and real-time control, which not only avoids the frequent adjustment of reactive power compensation equipment and main trans -former tap , but also improves the economic operation of substation .【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)019【总页数】6页(P21-26)【关键词】立体九域图;无功补偿;电压调节;控制策略【作者】张少雄;王庆斌;杨舒婷;王承民;黄辉;刘涌【作者单位】广东电网有限责任公司云浮供电局,广东云浮527300;广东电网有限责任公司云浮供电局,广东云浮527300;上海交通大学,上海200240;上海交通大学,上海200240;广东电网有限责任公司云浮供电局,广东云浮527300;上海博英信息科技有限公司,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM710 引言供电系统的电压是衡量电能质量的一项重要指标，关系到电力公司和电力用户的切身利益。

变电站电压无功控制策略综述摘要：变电站电压无功操纵是保证电压质量、无功平衡，提高配电网经济性和可靠性的有效手段。

本文综合阐述了变电站无功调节的基本原则和变电站的无功补偿模式，具体介绍了变电站实施无功调节的各种方法，并指出各种操纵方法的优缺点。

要害词：变电站电压无功调节九区图随着输配电网结构的日趋复杂及对输配电网供电质量和可靠性要求的不断提高，变电站电压无功操纵已成为保证电压质量、无功平衡，提高输配电网经济性和可靠性的不可缺少的途径之一。

对于输配电系统，由于结构、运行方式比较固定，无功电压操纵主要是采纳最优潮流方法，操纵变量包罗发电机电压、变压器抽头、电容器分接头、一次变电站电压，以达到电压越限最小，传输损耗最小的目的。

对于输配电系统，由于负荷、运行方式、网络结构经常变化，电压无功优化问题比较复杂，在全系统电压无功调节上存在必定难度。

变电站电压无功调节的基本原则是：保证无功平衡，降低减少调节次数，提高电压质量。

变电站的无功补偿分为分散(就地)操纵和集中操纵两种模式。

基于这些原则和规律，国内外提出了不少自动操纵策略。

归纳起来，有以下几种方法：1.按功率因数、电压复合调节；2.基于传统的九区图法；3.基于人工智能的九区图法；4.人工智能调节方法。

1.按功率因数、电压复合调节［1］按电压、功率因数复合调节的判据有两种，一种是以电压为主，功率因数为辅，当电压合格时，不考虑功率因数，当电压不合格时，考虑投入电容；二是以电压和功率因数作为两个并行的判据，即使在电压合格时，若功率因数满足投切条件，则投入电容。

这两种判别方式，操作简单易行，考虑了无功补偿，但忽略了变压器分接头与电容器的配合，在有些状态下，或是无功补偿效果较差，或是会造成并联电容的频繁投切。

2.基于传统九区图的相关方法传统的九区图法［1］是电压无功综合操纵的基本方法。

该方法中，变电站综合自动操纵策略的判别量是实时监测的无功和电压两个量。

按照已给固定无功和固定电压的上下限特性，综合逻辑判据把电压和无功平面分割成9个操纵区，每个区域和一种操纵策略相对应，以实现对有载调压变压器和电容器的调节。

多变流器系统运行控制策略摘要现阶段可再生能源优势显著，将其通过多变流器接入电力机车已经成为热点。

本文基于稳定直流母线电压的目的，对电压、功率双重考量划分形成“九区图”，管理系统内的功率流动情况，改善储能因平衡系统扰动，输出功率频繁改变的问题。

最后基于PSCAD验证系统功率互联情况及储能充放电功率变化改善状况。

关键词电能质量功率控制多变流器系统电力机车1 引言近年来，电力机车的发展使得其内部所需的功率逐渐增大，需要多变流器间的配合。

多变流器输出功率的间歇性、多变流器间的控制配合，不仅会引起直流母线电压的大范围波动，还会导致系统功率不平衡[1-2]。

因此，多变流器系统的功率管理和运行控制是保证其稳定运行的关键问题。

文献[3]为光、储系统，利用储能保证系统的有功平衡。

但上述文献储能电池充放电功率变化率均较大，对其要求很高，影响电池寿命。

本文提出一种基于电压-功率的多变流器运行状态划分方法，形成九区图。

对不同运行区域内，系统的功率流动，采用不同控制方法。

维持直流母线电压在额定范围内，减小储能因平衡系统功率扰动导致的频繁波动。

2 多变流器系统结构与控制2.1 系统结构多变流器系统将各个种类发电机与负荷连接在一起，通过对系统内部各个变流器端口控制达到功率平衡。

根据变流器类型将端口分为：储能端口、恒压端口、光伏端口、负荷端口四类。

储能端口包含双向DC/DC变流器，由其维持直流母线电压为800V；恒压端口包含AC/DC变流器，其单向输出功率辅助平衡直流母线电压波动；直流母线经DC/DC变流器分别构建了光伏端口、负荷端口，光伏端口内可包含多个变流器以多个光伏接入。

2.2 端口控制方式2.2.1 光伏端口控制策略光伏端口需最大程度的利用分布式电源输出功率，故采用最大功率跟踪控制。

2.2.2 恒压端口控制策略内燃机接入的恒压端口需补充系统中功率差额，故采用恒压控制策略。

2.2.3储能端口控制策略储能作为系统中平衡单元，其控制方式为下垂控制、定功率控制，改进下垂控制。