基于自動電壓控制AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

張小花

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局 廣東 河源 517000）

摘 要：在智能電網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，要構(gòu)建和完善電網(wǎng)自動電壓控制，即AVC系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)對電網(wǎng)的自動化無功電壓控制，保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟而優(yōu)質(zhì)高效運行，文章詳細分析自動電壓控制AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AVC系統(tǒng)；控制策略；調(diào)度；優(yōu)化措施

引言

隨著社會的不斷發(fā)展，安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)和高效成為電網(wǎng)企業(yè)的目標，在這個目標的實現(xiàn)過程中，對電網(wǎng)的無功電壓控制是最為關(guān)鍵的一環(huán)，而目前的電網(wǎng)電壓控制系統(tǒng)是由分散的控制器構(gòu)成，不能實現(xiàn)系統(tǒng)的、全局性的控制和協(xié)調(diào)，導(dǎo)致電壓合格率較低、調(diào)度及監(jiān)控

的工作量較大、難度較高等問題，這些無功電壓的不合理流動狀態(tài)，在一定程度上產(chǎn)生了較多的電網(wǎng)損耗，制約了電網(wǎng)的智能、安全運行。為了保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，需要對電網(wǎng)無功電壓實現(xiàn)優(yōu)化控制，構(gòu)建AVC系統(tǒng)并加以完善，從而滿足人們對電能質(zhì)量的需求，全面提升電網(wǎng)的自動化控制和調(diào)度水平。

1 AVC系統(tǒng)的概念

AVC系統(tǒng)也即智能化無功電壓控制系統(tǒng)，它是基于能量管理系統(tǒng)——EMS之上，對智能電網(wǎng)實施實時運行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)控制，并提出最佳的無功電壓調(diào)整方案，自動下達給各個子站點，在連續(xù)而閉環(huán)的狀態(tài)下實現(xiàn)對電壓的控制與調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了在線生成、實時下發(fā)、閉環(huán)控制一體化控制。這一自動化系統(tǒng)是高智能的自動化軟件應(yīng)用，科學(xué)而合理地進行閉環(huán)控制與優(yōu)化，為各個區(qū)域站點的無功電壓穩(wěn)定運行奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

AVC系統(tǒng)是項復(fù)雜的工程，AVC功能是通過對地區(qū)電網(wǎng)實時無功電壓運行信息的采集、監(jiān)視和計算分析，在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行基礎(chǔ)上，控制電網(wǎng)中無功電壓設(shè)備的運行狀態(tài)，與上下級調(diào)度協(xié)調(diào)控制，維持電壓運行在合格范圍內(nèi)，實現(xiàn)優(yōu)化無功分布，降低電網(wǎng)損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。AVC系統(tǒng)工作原理流程如圖1所示。

2 AVC系統(tǒng)基本調(diào)整策略

為了進一步提升地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)運行水平，在保證各級電壓合格率的前提下，實現(xiàn)無功分層分區(qū)平衡，降低網(wǎng)損，減少無功補償設(shè)備動作次數(shù)，延長設(shè)備使用壽命。

當(dāng)?shù)貐^(qū)電網(wǎng)內(nèi)各級變電站電壓處在合格范圍內(nèi)時，系統(tǒng)控制電網(wǎng)內(nèi)無功功率流向合理，達到無功功率分層分區(qū)就地平衡，提高受電變電站的功率因數(shù)。相同電壓等級不同變電站電容器組根據(jù)計算決策誰優(yōu)先投入。相同變電站不同組電容器根據(jù)計算決策誰優(yōu)先投入。當(dāng)變電站母線電壓超上限時，先降低主變壓器分接開關(guān)檔位，如達不到要求再切除電容器；當(dāng)變電站母線電壓超下限時，先投入電容器，達不到要求時，再提高主變壓器分接開關(guān)檔位。如果本級變電站無調(diào)節(jié)手段，則考慮調(diào)節(jié)上級變電站設(shè)備。

3 AVC系統(tǒng)策略優(yōu)化措施

針對目前AVC系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，根據(jù)AVC系統(tǒng)策略優(yōu)化指導(dǎo)原則，結(jié)合不同變電站的負荷特點，研究制定地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)控制優(yōu)化措施。

a.研究變電站季節(jié)負荷特性，在每天負荷爬升及負荷回落時段采取如峰谷時段設(shè)置稍早于負荷爬升或回落時間、適當(dāng)修改電壓限值等措施，提前投退電容器，減少被動調(diào)整次數(shù)。

b.對負荷波動較大變電站，將AVC控制策略細分多個時段，負荷變化平緩的時段少分配分頭、電容器動作次數(shù)，負荷變化較大的時段多分配動作次數(shù)。

c.對中低壓側(cè)電壓調(diào)整無法兼顧的110kV變電站，優(yōu)先保證10kV母線電壓調(diào)整質(zhì)量，適當(dāng)放寬35kV母線電壓限值（不超過電壓合格范圍），避免出現(xiàn)分頭或電容器的連續(xù)反調(diào)。

d.全天功率因數(shù)按照上限控制，減少低谷期間電容器的投切次數(shù)。

e.修改中壓側(cè)母線電壓主要靠分頭調(diào)節(jié)的控制策略，在電壓及功率因數(shù)不越限的前提下優(yōu)先投切電容器，減少主變壓器分頭動作次數(shù)。

f.適當(dāng)放寬無功反送限值，減少因無功反送限制造成電容器無法投入被迫調(diào)整主變壓器分頭的情況。

g.避免電容器在短時間內(nèi)連續(xù)投切，規(guī)定同一組電容器兩次調(diào)節(jié)時間間隔不得少于15min。其中：主變壓器動作時間間隔300s；電容器動作時間間隔350s；判拒動時間間隔24s。采樣次數(shù)為3次，采樣周期為20s。

4 優(yōu)化效果

4.1 總體效果

AVC系統(tǒng)閉環(huán)運行后，整體運行良好，系統(tǒng)能夠正確判斷區(qū)域電壓、無功情況，能夠按照分層分區(qū)、就地平衡的原則進行合理的調(diào)整操作。AVC系統(tǒng)以電網(wǎng)的有功功率損耗最小為目標，通過帶負荷調(diào)壓變壓器分接頭檔位和電容器組投切的閉環(huán)控制，實現(xiàn)了潮流和電壓分布的最優(yōu)控制；最優(yōu)控制中能考慮到變壓器分接頭檔位的上下限、可投切電容器的容量、線路和變壓器的容量限制等因素，以及一天中各變壓器分接頭檔位調(diào)節(jié)和各電容器組投切總次數(shù)的限制。AVC系統(tǒng)優(yōu)化了電網(wǎng)運行、無功控制、提高了電網(wǎng)電壓合格率、降低了網(wǎng)損。

4.2 局部效果

某地區(qū)共有128個A類電壓監(jiān)測點，A類電壓合格率占城市綜合電壓合格率指標比重的50%，通過定期排查電壓越限和AVC異常動作的變電站，觀察總結(jié)母線電壓變化特點和AVC動作次數(shù)分布特點，篩選由于AVC策略設(shè)置不恰當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備動作異常的變電站，分成中低壓電壓不匹配、動作次數(shù)分布不合理2種情況分別設(shè)置特殊的電壓限值和動作時間段（特殊策略），彌補AVC全局策略的不足，提升電壓合格率。以A類電壓監(jiān)測點110kV某站10kVⅡ段母線為例，調(diào)整AVC策略前執(zhí)行全局策略，主變壓器分頭和電容器開關(guān)在高峰時段動作6次，低谷時段動作2次，電壓范圍為低谷時段10.15～10.55kV，高峰時段為10.25～10.65kV。由于本站帶工業(yè)負荷為沖擊性負荷，導(dǎo)致電壓波動較大。受峰谷電價的影響，沖擊性負荷主要集中在負荷低谷時段。故執(zhí)行全局

策略低谷時段動作次數(shù)不能滿足要求，電壓范圍也受限制，容易造成中、低壓側(cè)電壓不匹配，從而造成10kVⅡ段電壓部分時段越限。經(jīng)過分析和試運行，將AVC動作次數(shù)和電壓限值重新調(diào)整，調(diào)整后的AVC特殊策略如表1所示。

按照調(diào)整后AVC特殊策略執(zhí)行的電壓曲線如圖2所示，可以看出電壓無越限，提升了電壓合格率。

5 結(jié)束語

自動電壓控制系統(tǒng)即AVC系統(tǒng)在安全性和經(jīng)濟性方面都具有明顯的優(yōu)勢，可以同時保證系統(tǒng)和電網(wǎng)的安全性和實現(xiàn)閉環(huán)經(jīng)濟性控制。自動電壓控制系統(tǒng)可以同時達到電壓質(zhì)量最優(yōu)以及網(wǎng)損最小的要求。AVC系統(tǒng)承擔(dān)了電力系統(tǒng)自動調(diào)度的主要職責(zé)，幫助實現(xiàn)了電壓調(diào)度過程的自動化。隨著技術(shù)的進步，SCADA系統(tǒng)逐漸完善和成熟，遙測數(shù)據(jù)的準確率越來越高，遙控裝置越來越可靠，AVC系統(tǒng)一定會發(fā)揮更大的作用。自動電壓控制系統(tǒng)更好地滿足了電網(wǎng)自動化發(fā)展的要求。AVC系統(tǒng)在智能電網(wǎng)的成功應(yīng)用，為電力企業(yè)帶來了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，促進了電網(wǎng)調(diào)度由經(jīng)驗型向分析型、經(jīng)濟型發(fā)展，開拓了調(diào)度自動化的發(fā)展空間。

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