區域電網AVC控制策略研究

摘 要：電壓無功自動控制系統取代了傳統的手動操作，減少了工作人員的勞動量，同時也提高了系統的可靠性。本文探討區域電網AVC控制策略，提出電壓控制的重點在于“區域電壓”以及“就地電壓”，而無功控制的重點在于“無功切除”以及“無功投入”。

關鍵詞：區域電網；AVC；控制

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

電壓是評價電力系統可靠性的關鍵指標之一，電壓調節以及無功補償關系著整個電網的實際效益，更關系著整個電力系統的安全性，應用電壓無功自動控制系統之后，變電站電壓和無功的控制方式得到了革新，同時AVC系統的控制策略也成為了有關領域關注的焦點，由此可見，區域電網AVC控制策略的研究具有現實意義。

1 電壓無功自動控制系統整體框架

電壓無功自動控制系統是利用無功平衡的局域性和分散性來控制電壓無功，并且電壓無功自動控制系統采取分層分區的控制策略，在數據庫模型中，定義了控制設備、電壓監測點、廠站等記錄，該控制系統主要以220kV樞紐變電站為中心，再將電網分成不同的區域電網，各區域電網之間的無功電壓電氣耦合度較弱，圖1即為區域電網典型接線圖。

在電壓無功自動控制系統中，所謂的“區域”具有動態特征，每個廠站都是最小區域，而整個電網是最大區域，在圖1中，主要具有五個區域，即區域A、區域B、區域C、區域AB、區域BC以及區域ABC。

想要保證無功平衡狀態，就要保證小區域無功就地平衡，因此在電壓無功自動控制系統中，實現了自適應區域嵌套拓撲分區，可以保證小區域無功就地平衡，當小區域無功就地平衡受到破壞時，電壓無功自動控制系統可以自動將小區域擴展到鄰近的廠站，從而保證無功就地平衡。

電壓無功自動控制系統可以分析電壓無功的分布形式，進而選擇合適的控制模式，各種控制模式之間相互協調，最終可以對整個電網的電壓進行調控。另一方面，在電壓無功自動控制系統中，“區域電壓”優先控制，其次是“電壓校正”，再次是“區域無功”，如果區域電壓過低或者過高，電壓無功自動控制系統首先調節“區域電壓”，進而快速調控群體電壓，如果出現越限狀態，電壓無功自動控制系統就會實施“電壓校正”，進而確保節點電壓符合標準，在電網電壓符合標準的情況下，電壓無功自動控制系統也可以控制“區域無功”，進而保證整個電網的經濟性。

2 區域電網AVC控制策略

2.1 電壓控制策略

電壓無功自動控制系統的電壓控制策略可用圖2來表示：

2.1.1 區域電壓

區域整體無功平衡對區域群體電壓水平具有重要影響，電壓無功自動控制系統實現了自適應區域嵌套劃分，并且實現了實時靈敏度分析，進而監測區域樞紐廠站的運作狀態，如果區域內電壓出現波動，電壓無功自動控制系統可以及時對廠站無功設備進行調控，從而保證區域電壓符合標準，此外電壓無功自動控制系統可以避免多主變同時調節，增強了系統的穩定性和可靠性。

2.1.2 就地電壓

通過實時靈敏度分析，電壓無功自動控制系統可以快速調節無功設備，及時校正區域電壓，防止電壓越限。一旦廠站出現了電壓越限情況，電壓無功自動控制系統會自動調控無功設備，迅速將電壓控制到正常水平。除此之外，電壓無功自動控制系統實現了變壓器與電容器的協調控制，進而使電壓無功可以得到全面的優化。

值得注意的是，無論是區域電壓還是就地電壓，想要對其進行控制，都必須要考慮兩個約束條件，第一個約束條件就是“電容器”，在投入電容器之前，要判斷是否需要電容器，如果表1中的列出的條件成立，即可不投入電容器，反之則需投入電容器。

此外在投入電容器時，對于同一條電氣母線，要先投入串抗率高的電容器，當切除電容器時，要先切除串抗率低的電容器，如果母線上的電容器串抗率相同，先切除動作次數少的電容器。第二約束條件就是“主變”，在調整主變檔位時，也要判斷是否需要調節檔位，如果表2中列出的條件成立，則不需要調節主變檔位，反之則需要調整檔位。

在調整主變檔位時，如果一臺調節成功，另一臺調節失敗，調節成功的主變檔位不必回調，同時要提示并列主變檔位不同，對于變比不同的主變，要填寫并列檔位對照表，進而為系統調節工作提供依據。

2.2 無功控制策略

在計算支路潮流時，輸電損耗的計算公式如下：

ΔP = R·P2/ U2 +R·Q2/U2

線路壓降的計算公式如下：

ΔU≈（P·R+Q·X）/U

在以上兩個公式中：R代表線路電阻，U代表母線電壓，P代表輸送有功功率，X代表線路電抗，Q代表輸送無功功率。由兩個公式可以看出：輸送無功功率（Q）會隨著母線電壓（U）的增大而減小，同時輸電損耗和線路壓降也會隨之減小，當輸送無功功率（Q）為0時，線路無功分點即為中點，此時線路壓降也是經濟壓差。

區域無功可能會產生兩種狀況，即“過補”和“欠補”，因此電壓無功自動控制系統的無功控制也相應分為兩個類型，即“無功切除”以及“無功投入”。當區域無功切除時，首先要從區域根結點開始掃描，如果區域無功大于標準無功，并且偏差大于帶寬，電壓無功自動控制系統就要實施區域無功切除。其次在切除電容器時，電壓無功自動控制系統會分析電壓，如果電容器切除后電壓可能越下限，應該先將檔位上調，之后再將電容器切除。

在區域無功投入時，首先要從區域末端結點開始掃描，如果區域無功小于標準無功，并且偏差大于帶寬時，電壓無功自動控制系統就要實施區域無功投入。當某站投入電容器時，要分析投入電容器后無功是否會越上限，如果電容器投入后無功不越上限，即可投入電容器，投入電容器時仍然要分析電壓，如果電容器投入后電壓可能越上限，應該先將檔位下調，之后再投入電容器。

結語

傳統變電站電壓和無功的調節都以手動操作為主，目前電壓無功自動控制系統取代了傳統的手動操作，減少了工作人員的勞動量，同時也提高了系統的可靠性，電壓無功自動控制系統是利用無功平衡的局域性和分散性來控制電壓無功。筆者認為，電壓控制的重點在于“區域電壓”以及“就地電壓”，而區域無功可能會產生“過補”和“欠補”兩種情況，無功控制的重點在于“無功切除”以及“無功投入”。電壓調節以及無功補償關系著整個電網的實際效益，更關系著整個電力系統的安全性，在以后的發展中，我們還要繼續探究。

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