電網AVC系統應用分析及相關問題探討

摘 要：電力系統運行管理旨在經濟、高效、安全地供應電能，無功電壓調節在維護電網安全穩定運行過程中顯得尤為重要。隨著電力系統自動化和數字化程度的不斷提高和完善，AVC系統得到廣泛應用。文章簡要概述了電網AVC系統工作原理、系統功能、系統效益，并結合工程實際應用過程中出現AVC系統”軟閉鎖“問題、過于依賴SCADA系統數據、設備問題進行探討，有針對性地在提高AVC系統可靠性、集合相關工具軟件和控制通道、改進控制設備等方面提出了改進意見。

關鍵詞：AVC系統；應用分析；問題探討

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0049-02

1 電網AVC系統概述

1.1 AVC系統工作原理

AVC系統集中監視和分析計算全網無功電壓狀態，并從全局的角度出發協調優化控制分散的電網無功裝置。為了保障電網控制過程的可靠性和流暢性，減少控制命令的傳輸和系統維護量，AVC系統作為EMS的應用子系統，集成了EMS平臺，包括了同一的SCADA/EMS平臺軟件和其他支持軟件系統，從而有利于減少工作人員維護系統的工作量。AVC系統的基本原理是與調度中心主站EMS平臺一體化設計，控制模型可以借助PAS網絡建模來構建，并通過SCADA來實時采集數據，然后在線分析、計算電網無功電壓狀態，適時地從SCADA遠動通道進行遙調遙控命令的發布傳輸，從而實現更為集中地監視、管理、優化、控制全網有載調壓裝置和無功補償設備，促進了全網電壓無功優化運行的控制。AVC系統可以通過管理區域、電壓等級、電網結構分層等進行分層，數據庫模型對電站、監測點、控制設備等各個層次記錄進行了定義，各層次記錄通過網絡建模實現了彼此之間的靜態關聯。

1.2 AVC系統功能

①全網電壓調節。在無功功率流向合理的狀態下，當某變電站電壓出現超限運行的情況，在對比分析了不同級別變電站電壓的基礎上，需要決定調節上級變電站還是本變電站有載分接開關，以達到多級電壓控制協調的目標。②全網無功優化。全網各級電壓并未超限時，為了有效的提高無功功率平衡和電功率因數，需要合理地控制管理本級電網內無功功率的流向，在計算分析的基礎上，還可以選擇優先投入不同變電站電容器組、同電壓等級變電站不同容量的電容器組。③安全控制。綜合采用靈敏度矩陣和潮流計算方法，完善電網設備動作閉鎖機制，合理地設置各個設備動作間隔時限。

1.3 AVC系統的效益

通過對比分析變電站投入使用AVC系統前后狀態，可以發現設備動作次數明顯降低、電壓合格率顯著改善、功率因數也得到了提高，帶來了一定的社會效益和經濟效益。

①減少設備動作次數。有載調壓變壓器分接開關和電容器投切動作的次數和頻率不宜過高，AVC系統能夠有效地解決該問題，有利于提高了設備的壽命、減少設備維護次數、降低了工作人員的勞動強度。②提高電壓合格率。基于全網的角度，AVC系統對電網進行系統地控制，更有效提高了電壓的質量和減少了人工干預。③轉變了電網調度運行管理方式。傳統的電網調度更多的是依靠人工判斷、人工操作等經驗性的模式，AVC系統大大地促進了電網調度的自動化程度的提高，有利于全網經濟、高效、智能運行，同時減少不必要的人力投入。④降低了設備損耗和投資。AVC系統通過分層、就地平衡和調節電網無功功率，顯著地實現了全網的降損節能，提高了區域受電力率。同時，AVC系統降低了設備動作次數和故障率，系統運行過程中能夠及時地發現通道和設備遙控故障，提高了全網的安全性，也帶來了可觀的經濟效益。

2 電網AVC系統的相關問題探討

2.1 AVC系統“軟閉鎖”

AVC系統“軟閉鎖”是指，當保護信號送達到SCADA主站時，相關設備保護狀態將會被AVC系統啟動，該設備并沒有直接接受到系統的發令，這種閉鎖保護方式只是對AVC系統本身發揮作用，并未對設備實現閉鎖控制。

此外，由于通道等問題，保護信號存在被延誤的情況，主站端在一段時間后接收到，系統啟動閉鎖程序將失去了時效性。有時還會存在保護信號漏報等情況，這將嚴重威脅到AVC系統安全穩定地運行，設備出現嚴重故障時，遠控遠調通道又缺乏實時性、可靠性，AVC系統還可能會帶來極為嚴重的事故。

2.2 過于依賴SCADA系統數據

AVC系統需要依靠SCADA系統來實現數據的實時采集、發布、遙控、遙調，SCADA系統本身就存在一些缺陷和問題，這將會影響到AVC系統遙控可靠性、實時性、控制精度等方面。AVC系統運行過程中有時會遇到一些失真數據，AVC系統自動調節的功能將會在一定程度上受到影響。比如電壓測量值偏小，變壓器將會接收到AVC系統調高檔位的指令，將會提高了電壓的實際值，帶來嚴重的安全隱患。通過SCADA系統來實現遙控、遙調，基于遙控、遙調執行和返校成功率不高，全網操作時間將會變長，當面對很大數量調節廠站時，不易實現負荷快速變化的目標。

此外，在某些時間段中，電網常常處于高負荷運行狀態，在短時間內將要實現數量較大的遙控、遙調操作，所剩的空閑系統資源極少，這將對SCADA系統形成不好的影響，同時大量信號交錯將會出現信號淹沒現象，嚴重干擾了系統的正常監控功能。

2.3 相關設備存在的問題

為了構建電網AVC系統，電網需要達到高度自動化程度，這將對電網設備提出了較高的要求。在高負荷、電壓較大波動的情況下，現有的油浸式110kV變壓器有載調壓分接開關將會頻繁動作，一天內分接開關的動作次數常常超過了10次的限值要求，將會在一定程度上影響電壓的合格率。基于價格低廉特點，通常采用電容器組作為無功補償裝置，但是會帶來可控性差、無法跟蹤無功負荷動態調整、滿足不了電網要求、浪費資源、影響電壓質量和電網穩定等問題。并且電容器分組常常出現配置容量不合理，降低了電容組的使用率。

3 改進AVC系統的措施

3.1 提高AVC系統的可靠性

VQC裝置雖然在全網無功優化存在缺陷，但與AVC系統軟閉鎖相比較，VQC將I/O系統和計算分析集合于一體，閉鎖信號可以通過相應裝置的硬接點輸入，所以VQC裝置的閉鎖具有較高的閉鎖可靠性、時效性。

3.2 集合相關工具軟件和控制通道

集合EMS系統于一體有利于克服AVC系統過度依賴SCADA系統數據，可以充分結合發揮潮流計算、PAS狀態估計等在線分析工具的作用，利用PAS狀態估計完善的基礎數據，有利于促進數據精度的提高。基于控制通道方面問題的考慮，可以使用獨立的專用的網絡通道，規避SCADA系統的干擾作用，實現快速控制的功能。

3.3 改進控制設備

針對AVC系統高標準的設備要求，逐步采用先進的電網設備。對于電力變壓器的有載分接開關采用真空開關技術，隔30萬次操作才需要維護一次并且沒有運行時間的限制。

先進的新技術的應用將解決AVC系統受限于有載調壓動作次數的問題，確保了電壓的穩定性。無功補償裝置建議采用具有平滑調整能力和抑制諧波放大功能的，SVQR調壓式無功自動補償裝置采用了調壓器調節電容器段電壓來改變無功補償容量，實現了多級精細調節補償容量，同時有效的克服了電容器組投切過程中出現的重燃過電壓和涌流問題。

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