DSP＋PLC实现无人变电站电压和无功模糊自动控制策略

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1、有色矿冶NON-FERROUSMININGANDMETALLURGY文童纯号:1007-967X(2004)06-0053-04DSP+PLC实现无人变电站电压和无功模糊自动控制策略…李文炜-陈商彳,彭建辉3(1•杭州师IE学院II息工程学曉，祈江机州310012;2.长彷矿冶研究院，期H长»410012;3.中翰大学信息工程学院，湖鳶长»410083)摘更:从中小型变电站的数学模型入手,通过数学模型地推导•指出单一的PLC控制在无人变电站控制决策中无法高速处理数据的局限，由此提出以DSP+PLC主从式结构实现

2、无人.变电站的电压和无功模糊智能自动控制策略。具体介绍了采用DSP为计算核心完成基于模糊边界的电压无功九域图控制策略判斷，由PLC完成具体电气控制操作的实施方案。关■词:DSP;PLC;电压;无功;模糊自动控制中图分类号:TM63文献标识码:A2无人变电站数学模型在新建的110kV无人变电站和对老的变电站自动控制的改造中，对电压和无功的综合调控是电力系统确保电网电压质量和安全、经济运行的一个典型的变电站的接线简图如图1所示:无人变电站的综合自动控制就是通过对有载调压器分接头调整及并联补偿电容器组的投切来实现的。

3、电站电压和无功调节装置研究开发成功并投放市场,取得了有效的成就⑴，但从装置的整体性能看,S1典型的变电站的接重要控制问题:要求在满足电压合格和无功基本平術的前提下，尽可能减少变电站电压和无功综合调节次数。国内外从20世纪70年代以来已有不少变对于图1.我们建立图2所示的等值电路图。2等值电路图中:比为变压器原边电压;V2•墓金取目:湖稱省科委项目(03CTY3Q36)♦♦收稿日期:2004-05-24作专简介:李文炜(1978—),硕士、讲师，主要从事数字信号处理、智能控制、缺入式系统以及智能检樹仪表开发的研究

4、。尚存在某些何题有待研究:因控制判据对电压越限因数的综合识别能力不充分而导致自动调节判据缺陷，就会影响系统的调节性能，即影响电压合格率和最优调节率。因此，如何寻求和实现能够满足在无功基本平衡前提下，实现电压合格率和最小调节率的全局最优的控制策略，是较突出冋题⑵。因此本文介绍了研制并且已经投入使用的以TI公司(美国确州仪器公司)的TMS320F240单片数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑控制器(PLC)一起构成的主从式的变电站电压和无功的自动控制装置系统。以单片数字信号处理器为主控制器，利用其高速的运算能力，面

5、向控制的功能模块来完成采样数据的计算、模糊控制算法控制策略的判断、实时数据显示功能和数据通讯，由可编程逻辑控制器(PLC)根据DSP的指令完成对有载调压器分接头调整及并联补偿电容器组的投切控制操作。只有在电容器的投切不会引起母线电压超范围波动时才会进行电容器的投切，因为电容器的投切给副边电压带来的变化可以用以下公式估算0AV(KV)=aXQ(MVAR)/p式中a、经验常S2带变压器负載分接头和母线电容gg的变电站模型为变压器副边电压;Zt为变压器阻抗;t为变压器变比;Pl为有功功率;Ql为无功功率。PL=PDx

6、(a

7、V2

8、2+b

9、V2

10、+c)QL=QD><(d

11、V2

12、2+e

13、V2

14、+f)(2)在式(2)中，当变压器副边电压保持在标称电压的1.0倍时，有功和无功的需求分别表示为PD和Qd，模型有功和无功比例因子分别对应于(a,b,c)P产唱)=皆现C(IV2l2.IVjIVzlIV2

15、2Ql=(~"

16、zT+-Wcos012)_"

17、FT苴中J_...L.I71_其中ZLIZtIIZcl

18、Z

19、"t由式(3)和⑷得：2_

20、V1I2X

21、V2I2.■IZI2玫式⑸中：l^l=(^

22、'+]^i)_1=KXlZTl，k"

23、ZcI-

24、

25、zt

26、把式(2)代入式(5)整理可得：A

27、V2

28、4+B

29、V2

30、3+

31、C-(Kxt)2

32、V1

33、2

34、x

35、V2

36、2+D

37、V2

38、+E=0(6)A=l+2d(K-

39、ZT

40、QD+a2(K-

41、ZTl2H)+d2(K-

42、ZTl2Q!)B=2e(K-

43、ZT

44、QD+2ab(K-

45、ZT

46、2P?)+2de(K-

47、ZT

48、2Q?)式中C=2f(K-

49、ZT

50、QD+(2ac+b2)(K-

51、ZT

52、2Pi+(2df+e2)(K-

53、ZT

54、2Ql)D=2bc(K-

55、ZTl2I^+2ef(K-

56、ZT

57、2CfeE=c2)(K-

58、ZTl2^+f2(K-

59、Z

60、Tl2(^那么问题的解决关键在于式(6)—个极其复杂的四次多项式的实时求解问题，正是TMS320系列DSP芯片的以下突出特点⑷：哈佛结构；流水线操作;专用的硬件乘法器;特殊的DSP指令;快速的指令周期，才使得在实际现场中可以完成对实时数据的处理和控制策略的判断。3DSP+PLC实现模糊边界九域图控制策略3.1模糊边界九域图控制策略美国奥姆伦电子公司副总经理弗兰克•纽伯恩说「模糊逻辑使用