縣級電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的應(yīng)用和技術(shù)特點

文／太原供電公司明力達電力設(shè)計有限公司變電室 石 芳／

0 前言

隨著智能電網(wǎng)列入“十二五”規(guī)劃，電壓已經(jīng)不僅僅是供電質(zhì)量的衡量因素，更是關(guān)系到地區(qū)內(nèi)工業(yè)安全生產(chǎn)的重要指標(biāo)。大多情況下，縣級電網(wǎng)無功電壓存在較多的問題，縣域內(nèi)變電站之間缺乏協(xié)調(diào)，無功電壓控制沒有取得明顯效果，因此建立AVC系統(tǒng)工作是當(dāng)前縣級電網(wǎng)的重點工作。AVC系統(tǒng)是指利用自動化主站對地區(qū)內(nèi)相同等級輸電網(wǎng)的各個無功補償設(shè)備進行最佳的閉環(huán)控制，使縣級電網(wǎng)達到約束電壓下的無功潮流運行，電壓質(zhì)量達到最優(yōu)[1]。實施縣級電網(wǎng)AVC控制系統(tǒng)具有以下意義：

1）其具有很強的自動調(diào)節(jié)功能，減少了電網(wǎng)工作人員的任務(wù)，在縣級電網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)了電壓自動調(diào)節(jié)，改善了電壓的質(zhì)量，保證大型工業(yè)安全經(jīng)濟生產(chǎn)；

2）其采用無功調(diào)節(jié)的模式，大大降低了網(wǎng)損，是改善輸配電網(wǎng)經(jīng)濟性的重要措施；

3）使縣級電網(wǎng)運行更加穩(wěn)定，無功調(diào)節(jié)足夠迅速。

1 AVC系統(tǒng)概況

AVC系統(tǒng)一般采用二級或者三級電壓控制模式，二級模式以周期為基礎(chǔ)，對整個縣級電網(wǎng)進行潮流計算，以得到電壓控制的指令，利用服務(wù)器直接將這些指令發(fā)送給變電所的控制設(shè)備，其控制方框圖如圖1所示；三級模式采用的是分級控制的原則，這種模式最先在法國提出并很快在歐洲國家得到了推廣，江蘇地區(qū)是我國首個采用三級模型的電網(wǎng)，其控制原理方框圖如圖2所示。

某縣級電網(wǎng)目前仍采用典型階段的電壓調(diào)控，僅憑借工作人員的經(jīng)驗進行調(diào)控，不但工作任務(wù)重，而且明顯降低了電壓質(zhì)量。為了進一步提升縣級電網(wǎng)的供電質(zhì)量，最大程度的降低網(wǎng)損，減輕調(diào)度人員的工作強度，改善電網(wǎng)無功潮流引發(fā)的有功損耗，研發(fā)縣級電網(wǎng)AVC系統(tǒng)顯得十分重要。本文介紹的縣級電網(wǎng)AVC系統(tǒng)主要是指在安全電壓的約束下，整個區(qū)域電網(wǎng)的無功最優(yōu)化控制，從而改變了以電壓為控制指標(biāo)的傳統(tǒng)模式?，F(xiàn)有的AVC系統(tǒng)分為集中控制和分散控制兩種模式，集中控制是指SCDA/EMS（電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)）與各個無功補償設(shè)備之間實現(xiàn)AVC；分散控制是指VQC(無功補償設(shè)備控制器)中的計算模塊與控制模塊間實現(xiàn)AVC。

2 AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

2.1 AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

某縣級智能電網(wǎng)采用LD-6000-AVC型自動調(diào)控系統(tǒng)，其總體設(shè)計可分為核心層、數(shù)據(jù)層、執(zhí)行層三個部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖3所示[2-3]。主站系統(tǒng)從系統(tǒng)前置機接受系統(tǒng)所需要的全部數(shù)據(jù)，包含所需要變電站的數(shù)據(jù)、開關(guān)信息、無功補償設(shè)備等。目前，縣級AVC系統(tǒng)一般采用經(jīng)濟壓差法，35kV以下的變電站AVC系統(tǒng)全部由縣級電網(wǎng)調(diào)度中心控制，110kV變電站的調(diào)節(jié)指令由地區(qū)調(diào)度中心通過以太網(wǎng)傳輸?shù)娇h級電網(wǎng)，縣調(diào)度中心負(fù)責(zé)向變電站轉(zhuǎn)發(fā)。

主站系統(tǒng)一般采用100M的以太網(wǎng)，下邊設(shè)置兩臺主服務(wù)器和兩臺通信服務(wù)器。主服務(wù)器負(fù)責(zé)對縣域內(nèi)110KV變電站的AVC系統(tǒng)進行優(yōu)化計算，并通過網(wǎng)絡(luò)把開關(guān)動作序列下發(fā)到對應(yīng)縣的子站。通信服務(wù)器負(fù)責(zé)保存并提供主服務(wù)器所需要的全部數(shù)據(jù)，并存儲AVC系統(tǒng)的優(yōu)化計算的結(jié)果。主服務(wù)器、通信服務(wù)器各有兩臺，一臺投運，一臺備用，投運服務(wù)器故障時可在30分鐘內(nèi)切換到備用機，使系統(tǒng)的可靠性可達99.8%以上。

縣調(diào)度中心一般配置一臺兩層交換機，一臺與地區(qū)調(diào)度中心通過光纖連接的路由器，一臺硬件防火墻。該縣AVC系統(tǒng)主要設(shè)備配置如表1所示。

2.2 AVC系統(tǒng)的功能

根據(jù)縣級電網(wǎng)運行的實際情況，其AVC控制系統(tǒng)應(yīng)該具備以下基本功能[4-5]：

1）當(dāng)區(qū)域內(nèi)某條10 kV電壓母線出現(xiàn)超壓情況時，AVC系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)迅速對該級變壓器級上級變壓器的運行情況進行分析，判斷對哪個變壓器進行調(diào)節(jié)以達到調(diào)節(jié)速度最快，系統(tǒng)運行效果最好。

2）當(dāng)區(qū)域內(nèi)各個變電站電壓正常時，AVC系統(tǒng)應(yīng)使無功功率分層趨于平衡，提高其功率因數(shù)。

3）當(dāng)區(qū)域內(nèi)某條10 kV電壓母線出現(xiàn)超壓過上限的情況時，應(yīng)調(diào)節(jié)此變壓器的分接頭；低壓低于下限時，應(yīng)接入電容器并對電壓母線的符負(fù)荷進行評估，保證無功補償設(shè)備穩(wěn)定運行。

4）AVC系統(tǒng)具有統(tǒng)計本區(qū)域內(nèi)無功設(shè)備運行情況的能力，為電網(wǎng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計提供支持，并可以自動生成電壓、有功、功率因數(shù)等分布曲線。

圖3 LD-6000-AVC型自動調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表1 AVC系統(tǒng)主要設(shè)備配置

3 結(jié)論

AVC系統(tǒng)使縣級電網(wǎng)達到約束電壓下的無功潮流運行，最大程度的降低網(wǎng)損，減輕調(diào)度人員的工作強度。在安全電壓的約束下，整個區(qū)域電網(wǎng)的無功最優(yōu)化控制，從而改變了以電壓為控制指標(biāo)的傳統(tǒng)模式。本文重點介紹了縣級AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、硬件配置、系統(tǒng)功能等要點，從而得出了縣級電網(wǎng)的AVC系統(tǒng)既要實現(xiàn)與上級AVC系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，又要符合本地的實際情況。為今后縣級AVC系統(tǒng)的設(shè)計以及應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)，希望對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行起到積極的作用。

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