[发明专利]一种基于模糊控制的无功补偿控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能质量综合控制器和控制方法，尤其是一种基于模糊控制的无 功补偿控制系统和方法。

背景技术

在电力系统中存在着来自电力线路、电力变压器以及用户设备的无功负荷，系统大量运行的无功功率将会降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重影响电力企业的经济效益。当系统无功不足时，系统的电压水平将显著下降，而无功过剩将引起电压偏高。为了维持负荷端电压，必须增大系统无功功率的补偿，否则系统电压将下降到一个极限点，系统将难以维持稳定。在衡量电力系统建设完善化及运行管理水平高低时线损率是一项重要的技术指标。无功功率在输电线路、输电设备中传输不但会产生很大的有功损耗，而且还会产生很大的电压降落。据统计，我国每年因为无功分量过大造成的线损高达15﹪左右，折算成线损电量1200亿千瓦时。根据支路功率损耗公式：当网络结构一定时，输送的有功功率和电压一定时，有功损耗和无功损耗取决于输送无功功率的变化，即无功功率的数值对线损有重要影响。进行无功补偿，通过提高功率因数，不仅可提高供电设备的供电能力，还可以降低电力系统的电压损失，从而节约电能。

传统的基于九区图的电压无功控制策略虽然克服了无功补偿设备投入之后电容 器组接入点电压升高的缺点，但是当系统的无功需求发生变化时，电容器组的投入状态出 现较大的变化。控制器在根据相应的九区图电压无功控制策略寻找电压与无功功率的最佳 配合点的过程中，电容器组会出现投入与切除并最终实现稳定的一个调节过程。在这个调 节过程中，容易频繁出现过大的电容器组投切涌流，甚至会出现电容器投切振荡的现象发 生，使得电容器组使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模糊控制的无功补偿控制系统和方法，能够改善电 压质量，保证负荷从电网侧吸收的无功功率控制在一定范围内。同时避免电容器组的往复 投切形成振荡，以免导致并联电容器使用寿命下降甚至损坏用户侧用电设备。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于模糊控制的无功补偿控制系统，包括电网信号采集电路、下位机、上位 机、电容投切控制模块和与配电线路连接的电容器组，所述电网信号采集电路的输入端与 配电线路连接，电网信号采集电路的输出端与下位机的输入端连接，下位机的通信模块与 上位机的通信模块双向无线连接，下位机的输出端还与电容投切控制模块的输入端连接， 电容投切控制模块的输出端与电容器组连接，电容器所述电网信号采集电路包括对工况系 统电压进行采样的电压采集电路和对工况电流进行采样的电流采集电路；上位机包括模糊 控制模块，模糊控制模块包括模糊化接口单元、模糊推理机单元和解模糊接口单元；

模糊化接口单元输入数据包括电压采集电路采集的电网电压与系统期望值电压 之差的电压偏差eu、电流采集电路采集的电网电流与电压采集电路采集的电网电压相位差 的余弦即功率因数与系统期望功率因数之差的功率因数偏差eΦ，模糊化接口单元对电压 偏差eu、功率因数偏差eΦ、电压偏差增量Δu和功率因数偏差ΔΦ在各自的模糊论域内进 行离散量化，分为七档形成模糊集合，按照三角形隶属度函数得出电压偏差eu、功率因数偏 差eΦ、电压偏差增量Δu和功率因数偏差ΔΦ模糊集合的隶属度量化表，并将各隶属度值 发送到模糊推理机单元；

模糊推理机单元确定模糊控制规则表，得出电压偏差eu的模糊控制关系矩阵A、功 率因数偏差eΦ的模糊控制关系矩阵B以及A、B之间的模糊关系R；

解模糊接口单元将电压偏差eu的模糊控制关系矩阵A、功率因数偏差eΦ的模糊控 制关系矩阵B与模糊关系矩阵R运算得出输出变量无功功率补偿量eq的模糊集合，将输出变 量的向量通过非模糊化方法得到输出量模糊论域中的一个值，建立控制表，存储在内存中；

电容投切控制模块根据控制表中无功功率为参考进行电容器投切，电容投切控制 模块采用双8421编码控制电容器的投切，即分为用来实现功率因数的粗调的主补偿电容器 组和用来实现功率因数的微调的辅助补偿电容器组。