自動無功電壓控制（AVC）系統(tǒng)在汕頭電網(wǎng)應(yīng)用初探

摘要：文章簡要介紹了電壓實時控制的自動無功電壓控制（Automatic Voltage Control，簡稱AVC ）系統(tǒng)的原理和控制策略。重點介紹了該系統(tǒng)在汕頭電網(wǎng)的應(yīng)用情況和取得的社會、經(jīng)濟效益，并總結(jié)使用經(jīng)驗，提出相應(yīng)的運行建議，力求優(yōu)化電網(wǎng)的無功分布，提高電壓可靠性，促進電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟運行。

關(guān)鍵詞：自動無功電壓控制系統(tǒng)；AVC；電網(wǎng)；無功調(diào)節(jié)

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）33-0051-03

近年來計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的不斷提高，自動電壓控制（AVC）技術(shù)的研究得到了充分的發(fā)展，成熟的AVC技術(shù)已逐步運用在各大電網(wǎng)的運行中。AVC從全網(wǎng)角度分層、分區(qū)對電壓和無功進行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，實現(xiàn)電網(wǎng)所有無功裝置自動調(diào)節(jié)，是提高電壓合格率、降低調(diào)度集控人員勞動強度、提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定控制水平和電網(wǎng)運行經(jīng)濟性的有效手段。為了更好地研究探討AVC系統(tǒng)的實用價值，筆者就AVC系統(tǒng)的基本原理及其在汕頭電網(wǎng)的應(yīng)用情況、運行方面的注意事項等做初步探討，以起拋磚引玉的作用。

1 AVC系統(tǒng)原理及功能簡介

1.1 AVC系統(tǒng)簡介

自動電壓控制，是指以電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以對電網(wǎng)發(fā)電機無功功率、并聯(lián)補償設(shè)備和變壓器有載分接頭進行的自動調(diào)節(jié)為手段，以實現(xiàn)電網(wǎng)電壓和無功功率分布滿足電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行為目標的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用模塊或獨立子系統(tǒng)，也簡稱為AVQC，即自動無功電壓控制。汕頭電網(wǎng)AVC系統(tǒng)，是在現(xiàn)有使用的南瑞OPEN3000系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用SCADA實時采集監(jiān)測電網(wǎng)無功電壓數(shù)據(jù)，利用調(diào)度高級應(yīng)用軟件（PAS）的電網(wǎng)拓撲模型進行在線控制策略計算，并從整網(wǎng)協(xié)調(diào)的角度，通過調(diào)度自動化主站分層分區(qū)對網(wǎng)內(nèi)接入的各變電站無功補償裝置和有載調(diào)壓裝置做出控制方案和命令的一套獨立的控制系統(tǒng)。

1.2 AVC系統(tǒng)功能特點

AVC中的區(qū)域是動態(tài)的概念，最小區(qū)域為一個廠站，最大區(qū)域則為全網(wǎng)。AVC分區(qū)支持自適應(yīng)區(qū)域嵌套劃分，如圖1中可劃分出A、B、C等3個區(qū)域。為優(yōu)化無功平衡狀態(tài)，AVC僅僅使地區(qū)電網(wǎng)無功在節(jié)點滿足功率因數(shù)要求是遠遠不夠的，必須盡可能在所有的廠站內(nèi)使無功就地平衡。因此，AVC根據(jù)電網(wǎng)電壓無功空間分布狀態(tài)自動選擇控制模式并使各種控制模式自適應(yīng)協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)，其優(yōu)先順序是“區(qū)域電壓控制>電壓校正控制>區(qū)域無功控制”。區(qū)域電壓偏低（高）時采用“區(qū)域電壓控制”，快速校正或優(yōu)化群體電壓水平；越限狀態(tài)下采用“電壓校正控制”，保證節(jié)點電壓合格；全網(wǎng)電壓合格時考慮經(jīng)濟運行，采用“區(qū)域無功控制”。

1.2.2 電壓控制策略。AVC系統(tǒng)的電壓控制策略主要分為區(qū)域電壓控制、就地電壓控制。當區(qū)域內(nèi)電壓普遍超過約定值時，通過區(qū)域電壓控制模式，調(diào)節(jié)樞紐廠站無功設(shè)備，以盡可能少地控制設(shè)備調(diào)節(jié)次數(shù)，最大范圍地提高區(qū)內(nèi)電壓水平，避免區(qū)域內(nèi)多主變同時調(diào)節(jié)引起振蕩，實現(xiàn)區(qū)域電壓控制的優(yōu)化；當某廠站電壓越限時，采用就地電壓控制模式，啟動該廠站內(nèi)無功設(shè)備調(diào)節(jié)。該廠站內(nèi)變壓器和電容器按就地電壓策略協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)電壓無功綜合優(yōu)化。實際使用中，AVC系統(tǒng)自適應(yīng)給出合理的全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)措施。

1.2.3 無功控制策略。針對區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的無功不足和無功過剩兩種情況，根據(jù)區(qū)域內(nèi)的功率因數(shù)分析判斷，其無功控制相應(yīng)地可分為無功切除、無功投入兩個操作方向，使區(qū)域內(nèi)功率因素始終保持在一個較高的范圍，使區(qū)域內(nèi)運行經(jīng)濟性最佳。無功策略主要包括區(qū)域無功切除策略和區(qū)域無功投入策略。

2 汕頭電網(wǎng)實施AVC系統(tǒng)的必要性

在AVC系統(tǒng)建成投入前，汕頭電網(wǎng)大多數(shù)變電站都裝設(shè)了站端VQC裝置，其原理是按照九域圖理論設(shè)計的，通過調(diào)整主變分接頭檔位和投切電容器組來改變系統(tǒng)的電壓和無功，本質(zhì)上與AVC都是電壓、無功自動控制設(shè)備。由于VQC裝置安裝在變電站，無功和電壓只能在本站內(nèi)調(diào)節(jié)，沒辦法達到電網(wǎng)全局的最優(yōu)，且每個站的裝置“各自為政”，容易造成電容頻繁投切、主變抽頭頻繁調(diào)檔或區(qū)域無功過剩、無功不足等現(xiàn)象。而且，作為站內(nèi)一個獨立的自動裝置，經(jīng)常由于裝置本身的缺陷、維護不到位或不同廠家通訊協(xié)議不同，導(dǎo)致VQC裝置無法正確動作。如截至2011年9月，在市區(qū)變電站中因VQC有缺陷或功能不全不能正常運行的站有長廈、珠辛、保稅、官埭、月浦、濠江、東墩、河浦、達濠、浮西、萬吉、高新共12個變電站，而能正常運行的站只有海濱、西港、五福、礐石，無法勝任全網(wǎng)正常的電壓調(diào)節(jié)。

隨著汕頭電網(wǎng)容量的不斷增大，拓撲結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，使用可以實現(xiàn)VQC的全部功能，可以部署到調(diào)度主站，實現(xiàn)全網(wǎng)和區(qū)域電壓、無功自動控制策略的AVC系統(tǒng)，成為電網(wǎng)無功控制的一個必選手段。

3 汕頭電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的應(yīng)用情況

汕頭新自動化系統(tǒng)OPEN3000投入使用后，各個變電站AVC功能從2011年12月底開始已逐步接入。目前，汕頭自動化系統(tǒng)中AVC功能已覆蓋地區(qū)220kV變電站和中心市區(qū)110kV變電站，實現(xiàn)了對各個區(qū)域及變電站的無功電壓優(yōu)化控制。

（4）提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行能力。

（5）投入后使無功設(shè)備故障率降低。由于AVC控制具有預(yù)見性，可以提前計算出無功設(shè)備投退后對系統(tǒng)無功電壓的影響，從而減少設(shè)備不必要的動作次數(shù)，避免誤動或調(diào)節(jié)頻繁，提高了設(shè)備的使用壽命，降低了無功設(shè)備故障概率，節(jié)省了變電設(shè)備維護費用。而且，當某個設(shè)備出現(xiàn)故障的時候，可以通過事故告警自動閉鎖或通過調(diào)度員SCADA系統(tǒng)上置牌，將該設(shè)備可靠閉鎖，防止AVC系統(tǒng)對其進行參與計算及操作，更好地確保了電網(wǎng)、設(shè)備、變電值班人員的安全。

實踐證明，該系統(tǒng)的投運取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，增強了汕頭電網(wǎng)的科技含量，使電網(wǎng)的無功管理向綜合智能型邁開一大步。

4 結(jié)語

汕頭電網(wǎng)在實施AVC系統(tǒng)后，電網(wǎng)無功資源得到了充分合理的利用，電網(wǎng)無功電壓管理得到了可靠的技術(shù)支撐，為電網(wǎng)的經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)調(diào)控提供了極大的方便。隨著對縣級子公司主網(wǎng)專業(yè)化管理的深入，對各區(qū)縣局變電站自動化數(shù)據(jù)的集采、集控工作的完成，AVC系統(tǒng)將覆蓋汕頭電網(wǎng)35kV以上所有變電站，其將更好地為汕頭電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行服務(wù)。隨著AVC系統(tǒng)更加準確的動作，全網(wǎng)無功、電壓將得到更加合理的調(diào)整。

參考文獻

[1] 南方電網(wǎng)公司自動電壓控制（AVC）技術(shù)規(guī)范.2012-03-01.

[2] 孫宏斌，吳文傳，張伯明，等.安全約束下的全局無功最優(yōu)控制的仿真研究[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，23（5）.

[3] 汕頭電網(wǎng)2012年運行方式.2012.

（責任編輯：周加轉(zhuǎn)）