SVQC型變電站無功補償裝置與AVC區域控制系統接口方案研究

李春東

(遼寧電能發展股份有限公司，遼寧 沈陽 110179)

我國變電站無功補償與電壓優化的控制技術已由人工控制方式轉變為微機自動控制方式，但從目前的控制內容和應用效果上看，現有控制方式還不是很理想，具體表現在:投切電容器未做到過零控制;電容器采用整組投切方式時常出現過補或欠補;電容器的保護靈敏性和快速性差［1］。SVQC型變電站無功補償與電壓優化成套裝置利用智能式過零分合閘斷路器和電容器與串聯電抗器同步調容調抗等新技術，成功解決了目前無功補償裝置存在的運行可靠性低、優化性能差、運行不經濟的問題。通過對變壓器有載調壓變壓器和并聯電容器組進行綜合自動控制，保證母線電壓與無功在設定范圍內，達到了降低變壓器、線路損耗、提高電能質量的目的［2］。

隨著我國國民經濟快速發展和智能電網建設的迫切需求，電力負荷增長迅速，電網結構日趨龐大、復雜。系統無功補償技術領域中，單一的就地補償方式已不能滿足電網發展建設需求，AVC區域無功自動電壓控制系統以全網網損盡量小、各節點電壓合格、變壓器有載調壓分接頭調節次數盡量少和補償電容器設備動作最合理為目標，進行全網電壓無功控制，達到全網無功潮流流向最合理的效果。

本文主要結合SVQC型變電站無功補償與電壓優化成套裝置的運行原理和裝置特點，提出SVQC型變電站無功補償、電壓優化成套裝置、AVC區域無功自動電壓控制系統的通信方式和硬接點兩種接口方案。

1 SVQC與AVC區域無功自動電壓控制系統接口原則

AVC系統的正常運行必須以各個變電站中的電壓無功調整裝置 (VQC)為支撐［3］，通過調整無功出力和變壓器分接頭，使全網 (含跨區電網聯絡線)無功潮流、電壓滿足要求，SVQC作為VQC的更新換代產品，在遼寧電網內得到了廣泛的應用，兩者結合必將會為AVC系統的高效運行提供更為有力的支撐。

SVQC作為變電站的控制設備，本身就具有綜自后臺的通信、通過硬節點上傳重要遙信信號的功能，因此具有兩種方式實現與AVC系統的接口。

2 SVQC與AVC區域無功自動電壓控制系統接口方案研究

2.1 通信方式

用2個串口 (通信口1、通信口2)與綜自通信，實現與AVC之間的連接。2個串口都采用CDT規約。

SVQC通信口1作為上行數據口，發送遙信信息;通信口2作為下行數據口，接收AVC通過綜自下發的遙控及綜自校時信息。

2.1.1 通信口1功能

通信口1上傳信息的命令格式及信息字解析見表1和表2。

AVC控制軟件通過對SVQC上傳遙信信息的解析，可獲得電容器投退信息、投入電容器容量、SVQC的工作方式、對控制命令的執行情況等。

a.電容器的投退信息及投入的電容器容量按便于控制的原則解析成4檔，根據過零斷路器的狀態 (分、合)及調容開關的檔位 (1、2、3檔)聯合確定。

電容器全切 (0檔)，即過零斷路器斷開 (此時不管調容開關的檔位處于1或2或3都是0檔，電容器無投入);投入1檔容量 (1檔)，即過零斷路器合閘且調容開關檔位處于1檔位置;投入2檔容量 (2檔)，即過零斷路器合閘且調容開關檔位處于2檔位置;投入3檔容量 (3檔)，即過零斷路器合閘且調容開關檔位處于3檔位置。

表1 遙信命令格式

表2 遙信信息字解析表

此信息不但可確定電容器已投入的容量，還可作為SVQC對命令執行情況的反饋信息。

b.AVC可獲得SVQC的工作方式，若SVQC上傳自動遠方有效，說明AVC可下發控制指令;若SVQC在自動就地、手動或停止方式下，AVC不能控制。

2.1.2 通信口2實現的功能

通信口2接收下行控制信息，包括主站的控制權切換命令、AVC控制軟件通過綜自下發的遙控命令及綜自的校時命令。

a.控制權切換過程。SVQC有自動就地調容、調壓功能，AVC要實現對SVQC的控制，需附加1個控制權的切換過程，即閉鎖和解鎖過程，閉鎖即閉鎖就地調節，解鎖即實現就地調節。

b.閉鎖過程。當需要AVC控制時，主站需要向SVQC發送閉鎖命令，由就地控制切換到AVC控制 (閉鎖就地)，當SVQC主機收到閉鎖信息后，將切換到“自動/遠方”控制模式，只接收AVC通過綜自下發的調容、調壓指令，本身不再根據負荷做判斷 (此工作方式轉變可通過通信口1的遙信信息變位上傳)。其命令格式見表3，信息字連續傳3遍。

表3 遠方閉鎖命令格式

c.解鎖過程。如主站放棄AVC控制，改為SVQC就地控制，可再發送解鎖命令，SVQC主機接收到解鎖命令后，切換到自動/就地控制模式。控制器根據主變的負荷及運行方式來自動投切電容器和主變調壓。此時通信口1的遙信自動/就地(42位置)變位，自動/遠方 (41位置)復歸。其命令格式見表4，信息字連續傳3遍。

表4 遠方解鎖命令格式

d.AVC控制過程。AVC控制軟件要發出的遙調控制指令有電容器全切、電容器1檔、電容器2檔、電容器3檔、主變上調、主變下調、主變急停。其中電容器的檔位由于不連續，只能發送遙控指令，主變的調檔發送遙調指令。

Cdt規約要求遙控或遙調設備有各自設備號。

e.AVC控制電容器調檔過程。調容過程屬于遙控操作，分為遙控命令、遙控返校、遙控執行撤銷命令3步通信過程［4］。

第1步:AVC控制軟件通過綜自發送遙控選擇命令到SVQC，其命令幀及信息幀格式見表5，信息幀連發3遍。

第2步:SVQC收到來自AVC的遙控選擇報文后，返回遙控返校報文，其命令幀及信息幀格式見表6，信息幀連發3遍。

第3步:AVC發遙控執行或遙控撤銷命令，其命令幀及信息幀格式見表7，信息幀連發3遍。

f.AVC控制調壓過程。調壓過程屬于遙調操作，分為遙調選擇、遙調返校、遙調執行/撤銷3步通信過程。

表5 遙控選擇命令幀及信息幀格式

表6 遙控返校命令幀及信息幀格式

表7 遙控執行或撤銷命令幀及其信息幀格式

第1步:AVC控制軟件通過綜自發送遙調選擇指令到SVQC，見表8，信息幀連發3遍。

表8 遙調選擇控制幀及信息幀格式

第2步:SVQC收到來自AVC的遙調選擇報文后，返回遙調返校報文，見表9，信息幀連發3遍。

表9 遙調返校命令幀及信息幀格式

第3步:AVC發送遙調執行指令或遙調撤消指令到SVQC，見表10，信息幀連發3遍。

表10 遙調執行或撤銷命令幀及其信息幀格式

g.綜自校時。

為了使SVQC的SOE與后臺時鐘一致，增加對時功能，其格式見表11。

表11 綜自對時命令格式

2.2 硬節點方式

a.AVC與SVQC控制權切換控制。要用到2個硬節點，通過1個硬節點來實現閉鎖就地，節點閉合閉鎖就地時為AVC調節，節點斷開時為SVQC就地調節。通過另1個硬節點監測閉鎖就地是否成功，閉鎖就地此節點閉合，就地節點斷開。

具體實現過程如下:閉鎖SVQC就地通過合、分閘繼電器來實現，脈沖時間設置為大于800 ms。合閘脈沖為閉鎖，分閘脈沖為解鎖。當SVQC控制器收到閉鎖脈沖后，將切換到“自動/遠方”控制模式，只接收AVC調容、調壓指令，本身不再根據負荷做判斷。當SVQC控制器接收到解鎖脈沖后，將切換到“自動/就地”控制模式，控制器根據主變的負荷及運行方式來自動投切電容器和主變調壓。當SVQC閉鎖“自動/就地”后，將返回1個閉合節點給綜自控制屏。解鎖后，把此節點斷開。

b.電容器投切信息采集。采集過零開關的位置信息 (分、合)及調容開關的檔位信息 (1或2或3)，此部分信息可通過前面介紹的上傳遙信或通過YXD端子排上傳的硬節點，此部分在變電站投運前也已調試完成。其判別方法同2.1。

c.電容器投切控制指令下發。AVC控制指令的下發每段電容器也是通過4個硬節點來實現，分別通過來自綜合的4個合閘繼電器實現，脈沖時間大于 800 ms，分為 0檔、1檔、2檔、3檔。SVQC控制器根據接收到的脈沖位置來進行檔位切換，投退過零分合閘斷路器。

d.主變調檔控制指令下發。每臺主變的控制通過2個硬節點來實現 (升一檔、降一檔)。

e.SVQC執行AVC調檔指令流程示例。假定原來一、二段電容器都在1檔運行，現改為由AVC控制，主站發送閉鎖 SVQC自動的指令，SVQC收到后把工作方式改為自動/遠方，并閉合返回節點。主站收到閉鎖成功的信號后，切換到AVC控制，AVC根據控制策略決定一段電容器需要調到2檔，即AVC向主站發送一段2檔控制指令，控制指令通過主站后臺和變站站綜自到達SVQC主機，SVQC收到一段2檔指令后切掉一段的過零斷路器，放電時間 (可設為3～5 min)到后，把無載調容切換開關切換到2檔，然后合上過零斷路器，一次調檔控制完成。如果AVC判斷二段不需投入電容器，則發送二段0檔指令，SVQC主機收到二段0檔指令后，把二段過零斷路器斷開。如主站要實現SVQC自動控制，即可發送解鎖指令，SVQC收到后，把工作方式切換到自動就地，并斷開返回節點。主站可觀察到SVQC工作模式在自動就地。

2.3 兩種接口方式比較

硬節點方式可靠性高，調試簡單，但需要節點較多，通信方式調試相對費時，且由于綜自涉及廠家較多，更給調試帶來難度，故在可能的情況下，建議選擇硬節點方式。

2.4 AVC控制中的注意事項

a.對于電容器，切除后必須間隔一段時間后再投入，如果SVQC調節時間未到，則不能調節，因此AVC對間間隔可修改，一般至少設置為5 min。

b.對于有載變壓器分接頭，遙控時間間隔也不能太短，一般至少設置為2 min。SVQC不加限制。

3 SVQC就地控制過程

AVC控制軟件退出后，解鎖后的SVQC將根據采集變電站的主二次電壓、電流，計算出的無功值及采集變電站系統的運行方式來控制電容器的投切及主變的調檔。

3.1 無功與電壓優化控制方案

利用系統的無功限值和電壓限值構成“九區圖”，根據系統實際運行參數，判斷所處于“九區圖”中的位置，自動生成調容、調壓的控制策略。

3.2 無功與電壓優化控制過程

SVQC首先實時采集變電站的主二次電壓、電流，計算出有用功、無用功、功率。SVQC又采集變電站二次系統的開關位置，根據主二次及母聯開關判斷變電站的運行方式是并列運行、解列運行還是單臺運行，據此計算電容所連入總線的線電壓及補償的總無功，根據其在九區圖中的位置自動判斷調容調壓請求 (投、切電容、升壓、降壓)。當同一請求持續到所設置的延遲時間后動作［5］。

3.3 調容請求

a.判斷電容器是否可用。根據三組電容器的永久保護標志，為閉鎖的電容檔位做標記。

b.判斷是否滿足順序投切和反向投切的時間要求 (可設)。

c.根據系統的無功值判斷所需電容器的值，在滿足最大補償原則的情況下，做出調節電容器檔位的標記。

d.接下來判斷永磁斷路器開關的狀態，在合閘的情況下，先分閘，再調節電容檔位，在分閘的情況下，直接調節電容檔位。

e.等待電容器放電時間 (可設)。

f.時間到，合閘。一次投切結束，標志及計數器清零［6］。

3.4 調壓請求

a.判斷是否滿足順序調節和反向調節的時間要求 (同上)。

b.發上調或下調的指令。

c.連續12 s監測變壓器有載調壓的情況，有連調兩檔馬上退出進入4，否則進入5。

d.發急停指令、報警并做閉鎖標記，調節結束。

e.如無調節則做主變調壓異常記錄，并做閉鎖標記，此次調節結束。若調節1檔正確，此次調節結束。

3.5 SVQC主控制器具有的閉鎖功能

a.電容器保護動作跳閘后，閉鎖相應電容器再投入。

b.變壓器過流時，閉鎖主變調檔。

c.變壓器本體或變壓器有載調壓分接開關輕瓦斯動作時，閉鎖主變調檔。

d.變壓器有載調壓裝置出現連調故障時，閉鎖主變調檔。

e.系統電壓低于標稱電壓的80%或高于標稱電壓的120%時，閉鎖所有操作指令。

f.控制對象出現拒動現象時，閉鎖所有操作指令并報警。

g.SVQC自檢異常時，閉鎖所有操作指令并報警。

h.具有2臺及以上并列運行變壓器錯檔保護閉鎖功能。

4 結束語

SVQC型變電站無功補償、電壓優化成套裝置與AVC區域無功系統的配合使用，顯著減小了運行人員勞動強度和電壓波動幅度，有效提高了全網各節點電壓合格率。在改善無功平衡狀態的基礎上，減少變壓器分頭調節次數，提高AVC控制補償精度，對減少網損、產生較好經濟效益有益。

［1］杜貴和，王正風，趙 新.電網供電能力評估研究 ［J］.東北電力技術，2011，33(1):8－11.

［2］高 濤，鄧 玲.智能電網及其國內外發展概述［J］.東北電力技術，2012，33(2):5－10.

［3］萬占彪.變電站VQC問題的探討 ［J］.寧夏電力，2008，36(2):31－59.

［4］李正文，馮松起，高 凱.遼寧城市電網智能電壓監測系統的設計［J］.東北電力技術，2012，33(2):32－34.

［5］張幼明，高忠繼，黃 旭.智能變電站技術應用研究分析［J］.東北電力技術，2012，33(5):1－3.

［6］GB50227—2008，并聯電容器裝置設計規范［S］.