AVC系統在嘉興220 kV電網的應用

張金玉，倪國強，李偉杰，陳剛

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

AVC系統在嘉興220 kV電網的應用

張金玉，倪國強，李偉杰，陳剛

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

無功電壓自動控制系統（AVC）能實時、有效地提高電網電壓和功率因數，提升電網運行經濟性、安全性和供電質量，從而成為電網科學運行的重要手段。介紹了系統的原理、控制策略以及在嘉興220 kV電網的應用情況，指出了運行中有待解決的問題。

AVC；應用；自動控制；功率因數；合格率；無功優化

隨著地方經濟的快速發展，嘉興電網的規模和用電負荷也快速增長。為了向用戶提供更加優質、可靠的電能，電網企業必須控制好電網的電壓和功率因數，但以往手動調節的方式在調節的及時性和全局性上已無法滿足現代電網的要求。為有效改善電網電壓和功率因數控制水平，提高電網運行的穩定性和經濟性，嘉興電網于2009年投入了無功電壓自動控制系統（以下簡稱AVC），現已完成省地聯調和市縣聯調，實現了無功大區域控制。

1 嘉興電網AVC系統總體概況

嘉興電網220 kV監控中心（以下簡稱監控中心）擔負著220 kV變電站的監控運行工作，目前共負責5個操作站共24座220 kV變電站。從2010年1月開始，監控中心負責所轄操作站AVC系統的運行監視工作。圖1為監控中心所轄監控范圍及采用的監控系統圖。

圖1 監控中心所轄范圍及采用的監控系統

1.1 AVC系統基本原理

嘉興電網AVC系統通過SCADA(調度數據采集與監控)系統采集全網遙測、遙信實時數據，由AVC主站服務器采用電壓靈敏度校驗及優化算法進行在線分析和計算，在確保電網與設備安全運行的前提下，以各節點電壓、省網關口功率因數為約束條件，從全網角度進行在線無功電壓優化控制，實現無功補償設備合理投入和無功分層分區就地平衡與電壓穩定，主變壓器分接開關調節次數最少和電容器投、切最合理，電壓合格率最高和輸電網損率最小的綜合優化目標。AVC主站系統優化計算后，最終形成有載調壓變壓器分接開關調節、無功補償設備投切控制指令。各AVC子站接收相關控制指令后，借助SCADA系統的遙控、遙調功能執行控制指令；同時，AVC系統還利用計算機技術和網絡通信技術，實現對網內各變電站有載調壓裝置和無功補償設備的集中監視和管理，實現全網電壓無功優化運行的閉環控制。

1.2 AVC系統構成

嘉興電網AVC系統包括主站系統及各子站系統。其中，主站系統設在地區局調度所，各子站系統分別設置于監控中心、110 kV監控中心及各縣局調度，其組織結構及系統組成如圖2、圖3所示。

圖2 嘉興電網AVC系統組織結構

圖3 嘉興AVC功能構成

1.3 220kV部分AVC系統

監控中心AVC系統通過“拉終端”的方式，將原先5個操作站子站集成為監控中心AVC系統，從而由監控中心實現AVC系統對所轄24座220 kV變電站的無功優化控制。

監控中心AVC系統控制著嘉興地區目前運行的24座220 kV變電站母線電壓及無功運行情況，根據現場設備的實際運行情況，與110 kV監控及縣局AVC系統的控制對象為電容器和主變壓器分接頭不同，監控中心AVC系統的控制對象只是電容器。2010年1月底，嘉興電力局開始將110 kV監控中心AVC系統和縣調AVC系統納入地調AVC系統閉環運行。2010年12月26日，監控中心AVC系統完成省地聯調，標志著嘉興220 kV電網無功優化實現了從嘉興區域到整個浙江省范圍內的跨越。

2 AVC系統應用效果

2.1 改變無功調節模式

AVC系統投入運行后，徹底改變了由運行人員通過手動控制電容器投切來實現變電站無功控制的方式，有效解決了以往無功控制中存在的監控難度大、任務繁重、及時性差等問題。在監控運行方面體現了以下優勢：

（1）實現了無功監控自動化，相對于以往人工監視、手動調節的方式，既減輕了運行人員的監控壓力，又大大提高了無功調節的及時性。

（2）減輕了運行人員的操作壓力。以往的調節方式是運行人員發現功率因數不達標時，要先通過開票、審票等環節，然后才能操作，很難做到調節的及時性，同時也加大了運行人員的工作壓力，尤其是監控中心要對24座變電站進行無功監控，運行人員的工作強度很大。

（3）AVC系統投運后，無功調節從以往的局部調節向區域化、大范圍調節轉變，實現了無功在整個系統內的平衡，尤其是AVC系統完成省地聯調后，無功調節實現了全省范圍的整體平衡，更加有利于電力系統的穩定運行。

（4）運行、維護方便。AVC系統界面能清楚顯示系統內各類無功設備的運行情況，與SCADA系統畫面根據不同變電站分散顯示不同，AVC系統做到了數據集中顯示。當有新的電容器投入運行時，監控人員只需按照地調提供的信息表完成核對和進行電容器遙控試驗，即可將電容器投入AVC系統閉環運行。

2.2 提高了220 kV電網無功運行水平

浙江省電力調度運行技術中心發布的《浙江電網地區負荷功率因數考核管理辦法（試行）》，對220 kV變電站省調關口功率因數有如表1所示的控制要求。

表1 浙江省220 kV變電站無功電壓控制要求

AVC系統投入運行后，系統能根據電網無功運行情況進行實時調節，從而使調節的效果更好，功率因數的合格率明顯提高。圖4是2009年和2010年1-5月平均功率因數合格率情況的統計對比。2010年10月和11月各220 kV變電站平均功率因數合格率均達到99%以上。

從圖4中的統計對比數據看到，AVC系統投入后的2010年1-5月除春節的2月份外（根據省公司對無功的控制要求，春節期間AVC系統退出運行），220 kV變電站平均功率因數合格率均保持在99%以上，較2009年的平均功率因數合格率提升了2%～5%。

圖4 AVC投入前后功率因數合格率對比

根據統計，AVC系統投入后，變電站功率因數合格率在99%以上的變電站達到89.58%，其中功率因數合格率100%的變電站達到62.5%，說明AVC系統投入后，變電站在各個時段的無功調節達到了比較理想的水平，與以往人工控制的情況相比，合格率提升的效果十分明顯。

2.3 均衡電容器投切次數

監控中心AVC系統是通過控制變電站電容器投切來實現無功優化控制的。

嘉興電網AVC系統對電容器各時段的動作次數作了相應設置，見表2，要求單臺電容器日累計動作次數控制在20次以內。

表2 AVC系統對電容器各時段動作次數的設置

目前嘉興電網24座220 kV變電站共有運行電容器100臺，通過對2011年1-4月電容器動作情況的統計、分析，發現每臺電容器月平均動作43次，每天平均動作約1.4次，日均動作次數統計見表3。

表3 AVC系統對電容器日均動作次數的統計

從表3統計數據可以看出，電容器日均動作次數小于2次的臺數占總臺數的79%。通過統計監控中心2010年的電容器動作次數，電容器動作月最大次數為178次，日均5.7次，遠小于AVC控制策略中容許單臺電容器日動作次數20次的要求。

結合AVC對電容器控制的情況，可以看出AVC系統投運后電容器動作有以下特點：

（1）動作集中在早、中、晚3個時段，主要原因是這3個時段負荷波動較大。

（2）動作次數帶有明顯的區域特點。嘉興市及所轄的5個縣市，地區經濟發展都具有鮮明的特色，嘉善、平湖有部分重工業，如鋼廠、化工行業，因而負荷變動較大，這些地區變電站電容器的動作次數就明顯高于其他區域。

（3）同一變電站內電容器的動作次數相近，說明AVC系統在控制上體現了良好的均衡性。

3 運行中存在的問題

AVC系統的投運使220 kV變電站的無功運行水平有了很大的提升，做到了及時、有效的調整，使區域內電網無功達到了平衡。

通過一年多的運行，發現AVC系統目前仍存在一些問題，主要表現在：

（1）由于AVC系統主要是通過主站SCADA系統來采集全網各節點的遙測、遙信數據進行判斷，然后發出調整指令，因此AVC系統的運行依賴于主站系統的運行情況。當主站系統出現問題時，AVC系統對無功的調節也將受到影響。

（2）AVC系統對SCADA系統的監控有一定影響，主要表現在3個高峰時段和監控人員進行操作監盤時，因電容器動作頻繁，導致SCADA系統畫面不斷出現電容器間隔的接線圖而影響監控，當現場操作運行人員需要監盤時，若AVC系統發出指令進行電容器控制，彈出的畫面也會影響監控人員的操作監盤。

（3）AVC系統的數據刷新比較慢，嚴重時與SCADA系統數據相比延時達2 h以上，出現這種情況時監控人員只能匯報調度然后重啟程序，數據才會更新。今后應對AVC系統的數據傳輸、更新作相應改進。

（4）當電容器事故跳閘，相關電容器保護信號在出現瞬時復歸的情況下，AVC系統將無法對事故電容器進行控制閉鎖，導致系統退出運行。如果此時現場人員對電容器設備進行檢查，可能存在一定的安全隱患。

（5）春節期間，為確保電網運行設備的安全和電壓質量，防止電網出現嚴重的高電壓現象，AVC系統需要退出運行。在此期間就需要監控人員通過控制電抗器、電容器進行無功控制，造成功率因數合格率明顯下降。

4 結語

電壓和功率因數是電能質量的重要指標，改善電壓、優化無功和提高功率因數合格率是向用戶提供優質電能的前提。隨著調控一體化的深入，區域AVC系統將發揮越來越關鍵的作用。

AVC系統在嘉興220 kV電網的應用，顯著提高了區域系統電壓合格率，產生了明顯的經濟和安全效益。而對于目前存在的問題，相信通過自動化系統的升級和通信技術的發展，也將會得到有效解決。

[1]黃晟.蕪湖電網自動電壓控制（AVC）系統的功能與應用[J].安徽電力，2006，23（3）:36-38.

（本文編輯：龔皓）

Application of AVC System in 220 kV Jiaxing Power Grid

ZHANG Jin-yu，NI Guo-qiang，LI Wei-jie，CHEN Gang
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Automatic Voltage Control（AVC）system can achieve real-time and effective increase of grid voltage and power factor，enhance the operational economy，safety and quality of power supply of grid.Therefore，it becomes an important tool for scientific operation of grid.This paper introduces the fundamentals and control strategy of AVC system and its application in 220 kV Jiaxing power grid and points out the problems in operation that need to be resolved.

AVC；application；automatic control；power factor；eligibility；reactive power optimization

TM712

：B

：1007-1881（2012）02-0021-04

2011-08-29

張金玉（1984-），男，甘肅蘭州人，助理工程師，從事變電運行工作。