AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

胡強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000）

AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

胡強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000）

通過(guò)AVC系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化無(wú)功電壓控制，從而確保電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)自動(dòng)化、數(shù)字化目標(biāo)。此背景下，本文首先分析了AVC系統(tǒng)，其次對(duì)AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以供參考。

電網(wǎng)；AVC系統(tǒng)；自動(dòng)化；應(yīng)用

1 引言

近年來(lái)，社會(huì)的迅速發(fā)展，使得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行成為電網(wǎng)企業(yè)的主要目標(biāo)，電網(wǎng)的無(wú)功電壓控制具有十分重要的作用，但其目前還存在一定的缺陷與不足，在一定程度上制約了電網(wǎng)的智能、安全運(yùn)行。為了確保電網(wǎng)企業(yè)主要目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)電網(wǎng)無(wú)功電壓進(jìn)行優(yōu)化控制，這就需要構(gòu)建AVC系統(tǒng)并加以完善，以更好的滿足人們對(duì)電能質(zhì)量的需求，全面提升電網(wǎng)的自動(dòng)化控制和調(diào)度水平。

2 AVC系統(tǒng)概述

2.1 AVC系統(tǒng)定義

所謂AVC系統(tǒng)，即為自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，其主要用于全網(wǎng)無(wú)功電壓運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)控與計(jì)算分析，并在全局角度上對(duì)電網(wǎng)的廣域分散無(wú)功裝置進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。AVC系統(tǒng)能夠確保全網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，為電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)的電壓，并且還能夠切實(shí)提高整體電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益與無(wú)功電壓的綜合管理水平。具體來(lái)說(shuō)，AVC系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的高智能軟件合理向閉環(huán)控制實(shí)踐方向的科學(xué)拓展，其是電網(wǎng)無(wú)功調(diào)度的最高發(fā)展階段，能夠?yàn)楦鲄^(qū)域電網(wǎng)無(wú)功電壓系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與高效發(fā)展提供重要技術(shù)支撐。

2.2 AVC系統(tǒng)工作原理

某調(diào)度中心每間隔15min對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)組下發(fā)母線電壓指令，AVC裝置接收指令后經(jīng)過(guò)計(jì)算，并且在綜合考慮各種閉鎖條件以后，向勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出增磁或減磁的控制信號(hào)。通過(guò)增磁減磁調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率，使母線電壓總是跟隨下發(fā)的母線電壓指令變化，以達(dá)到調(diào)節(jié)母線電壓的目的。該調(diào)度中心向電廠下發(fā)的母線電壓調(diào)節(jié)指令主要通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)101模擬通道或104數(shù)據(jù)網(wǎng)通道直接下達(dá)至遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，然后通過(guò)交換機(jī)傳輸?shù)絇LC模塊，最終由PLC輸出4～20mA送至AVC系統(tǒng)，同時(shí)也可以向電廠下達(dá)系統(tǒng)電壓計(jì)劃曲線，然后由相關(guān)裝置便按照系統(tǒng)電壓計(jì)劃曲線調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率。圖1為AVC通道示意圖。

2.3 AVC系統(tǒng)功能

2.3.1 主機(jī)冗余配置

為了確保系統(tǒng)投入運(yùn)行之后的安全性與可靠性，AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)為雙主機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)置，其中的一臺(tái)主機(jī)作為執(zhí)行者來(lái)完成所有功能任務(wù)，另一臺(tái)備機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控主機(jī)工作狀態(tài)，如果主機(jī)出現(xiàn)故障，備機(jī)自動(dòng)升級(jí)為主機(jī)接替執(zhí)行者任務(wù)。

2.3.2 測(cè)量功能

圖1 AVC通道示意圖

AVC系統(tǒng)具有測(cè)量發(fā)電機(jī)、220kV線路的遙信遙測(cè)信息的功能，主要涉及發(fā)電機(jī)、220kV線路的三相電壓、三相電流、轉(zhuǎn)子電流、有功功率、無(wú)功功率、cosφ、頻率F等內(nèi)容。

2.3.3 調(diào)節(jié)規(guī)律

通常情況下，無(wú)功功率調(diào)節(jié)器能夠依據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際需求，以“等間隔變寬”的方式改變無(wú)功功率的調(diào)節(jié)速度。在實(shí)際調(diào)節(jié)過(guò)程中，還能夠依據(jù)調(diào)度中心下發(fā)的無(wú)功功率目標(biāo)值QM與實(shí)發(fā)值QS之間的差值△Q大小，決定第一個(gè)調(diào)節(jié)脈沖的寬度△T1，當(dāng)△Q處于較大狀態(tài)時(shí)，△T1就大，反之則小。隨著調(diào)節(jié)過(guò)程的進(jìn)行，△Q會(huì)逐漸變小，調(diào)節(jié)脈沖的寬度△T也逐漸變小，即為△T1≥△T2≥△T3≥△T4…，如圖2所示。

圖2 調(diào)節(jié)脈沖的寬度

2.4 AVC系統(tǒng)的限制條件

通過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，AVC系統(tǒng)具備多個(gè)限制條件，以確保發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，主要涉及以下內(nèi)容：①?gòu)?qiáng)勵(lì)動(dòng)作時(shí)不允許AVC調(diào)節(jié)。②低勵(lì)動(dòng)作時(shí)不允許AVC調(diào)節(jié)。③頻率限制動(dòng)作時(shí)不允許AVC調(diào)節(jié)。④無(wú)功功率達(dá)到上下限時(shí)，不允許AVC調(diào)整無(wú)功功率。⑤定子電流達(dá)到相關(guān)要求時(shí)，不允許AVC調(diào)整無(wú)功功率。⑥轉(zhuǎn)子電流達(dá)到上下限時(shí)，不允許AVC調(diào)整無(wú)功功率。⑦轉(zhuǎn)子電流達(dá)到上下限時(shí)，不允許AVC調(diào)整無(wú)功功率。⑧機(jī)端電壓達(dá)到上下限時(shí)，不允許AVC調(diào)整無(wú)功功率。⑨系統(tǒng)電壓達(dá)到上下限時(shí)，不允許AVC調(diào)整無(wú)功功率。⑩計(jì)劃電壓不在合理范圍，不采取調(diào)節(jié)。（11）發(fā)電機(jī)啟機(jī)及停機(jī)過(guò)程中AVC不參加調(diào)節(jié)。

3 AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中應(yīng)用

AVC系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)安全應(yīng)用的前提在于科學(xué)的設(shè)計(jì)，其是一個(gè)閉環(huán)控制的分層控制系統(tǒng)，能夠以SCADA實(shí)時(shí)獲取在線運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行自動(dòng)分析與計(jì)算，并且對(duì)電壓各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、廠站、控制設(shè)備等進(jìn)行記錄，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)下的智能建模。閉環(huán)控制的優(yōu)質(zhì)安全應(yīng)用策略主要包括以下幾方面內(nèi)容：

3.1 自動(dòng)閉鎖的運(yùn)行系統(tǒng)控制

AVC系統(tǒng)的一級(jí)控制是在自動(dòng)閉鎖狀態(tài)下實(shí)施的，其能夠自動(dòng)過(guò)濾信號(hào)輸出、輸入過(guò)程中的干擾因素與噪聲等，從而確保調(diào)度人員在無(wú)干擾的狀態(tài)下進(jìn)行異常事件的辨析與分析工作，此類自動(dòng)閉鎖的狀態(tài)是在主網(wǎng)支撐電壓過(guò)低的條件下實(shí)施的，其能夠避免主網(wǎng)的無(wú)功吸收，從而較大程度抑制了主網(wǎng)電壓的崩潰問(wèn)題。同時(shí)，自動(dòng)閉鎖狀態(tài)控制主要發(fā)生于電網(wǎng)設(shè)備控制過(guò)程，一般包括對(duì)運(yùn)行設(shè)備的控制以及對(duì)備用設(shè)備的控制，在對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行控制調(diào)節(jié)時(shí)，需要考慮運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)、電氣設(shè)備的相關(guān)參數(shù)以及自動(dòng)閉鎖狀態(tài)下對(duì)設(shè)備信息的自動(dòng)讀取及分析，以便進(jìn)行電氣設(shè)備檢修和復(fù)位。在備用設(shè)備控制過(guò)程中，主要是根據(jù)設(shè)備的開(kāi)關(guān)刀閘的狀況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥\(yùn)算，可在線調(diào)整備用的熱系統(tǒng)，但備用的冷系統(tǒng)需要進(jìn)行自動(dòng)閉鎖調(diào)整。

3.2 AVC系統(tǒng)中心主站的自動(dòng)化優(yōu)化控制

對(duì)于電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中的中心主站點(diǎn)，需要對(duì)其進(jìn)行合理的預(yù)算，并且還要針對(duì)10kV母線電壓的靈敏度變化情況，采取準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)控制靈敏度分析方法進(jìn)行科學(xué)的、合理的估算，在實(shí)際估算過(guò)程中，需要重視分析發(fā)電機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的無(wú)功電壓特性，以避免各種不良振蕩狀況的出現(xiàn)，確保優(yōu)化控制的精度和可靠性。同時(shí)，為了有效避免環(huán)流現(xiàn)象的發(fā)生，還需要對(duì)并列的變壓器電氣設(shè)備進(jìn)行交替調(diào)整，并根據(jù)變壓器的運(yùn)行內(nèi)容及容量等參數(shù)進(jìn)行不同的設(shè)定，合理調(diào)節(jié)變壓器的并列檔位，使之處于同一水平。但當(dāng)一臺(tái)主變閉鎖、另一臺(tái)主變壓器沒(méi)有閉鎖時(shí)，不能進(jìn)行并列調(diào)整，此時(shí)需要主動(dòng)規(guī)避檔位不一致的狀態(tài)。除此之外，還要對(duì)變壓器電氣設(shè)備進(jìn)行顆粒控制和電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)，以減少電氣設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作次數(shù)，降低調(diào)節(jié)振蕩的發(fā)生幾率。

3.3 AVC系統(tǒng)的總體控制策略應(yīng)用

對(duì)于智能電網(wǎng)中AVC系統(tǒng)的應(yīng)用，可采用基于動(dòng)態(tài)分區(qū)等級(jí)之下的專家控制策略，主要是在電網(wǎng)分層分區(qū)空間解耦的前提下進(jìn)行AVC系統(tǒng)的優(yōu)化策略控制，其在遵循高電壓水平下無(wú)功分層分區(qū)平衡優(yōu)化的原則下，按照響應(yīng)周期在時(shí)間上進(jìn)行解耦，此類控制策略能夠有效保障電網(wǎng)的全局優(yōu)化和協(xié)調(diào)性能，在模式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)周期考慮控制動(dòng)作次序的同時(shí)，盡量防范控制過(guò)度或振蕩。在電網(wǎng)的無(wú)功平衡的局域性和分散性特點(diǎn)下，AVC系統(tǒng)實(shí)施對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功分層分區(qū)控制，在自動(dòng)控制下進(jìn)行空間上的解耦，并對(duì)相關(guān)的電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的記錄和跟蹤，其具體應(yīng)用策略主要涉及以下內(nèi)容：

3.3.1 電網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)

電網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)可采用區(qū)域電壓控制、就地電壓控制與電壓控制協(xié)調(diào)三種方式進(jìn)行，其中，區(qū)域電壓控制是區(qū)域電網(wǎng)整體無(wú)功平衡的結(jié)果，當(dāng)區(qū)域電壓偏高或偏低時(shí)，需要調(diào)節(jié)其無(wú)功設(shè)備，并且還要盡量少地調(diào)節(jié)設(shè)備的次數(shù)，以避免因調(diào)節(jié)而引起的振蕩。同時(shí)，就地電壓控制是當(dāng)電壓越限時(shí)，對(duì)其無(wú)功設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)調(diào)節(jié)，按照就地電壓策略進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制，從而有效消除電壓越限。此外，對(duì)于電壓控制協(xié)調(diào)，其主要是依據(jù)“區(qū)域電壓控制＞電壓校正控制”的順序，在個(gè)別站點(diǎn)的母線越限時(shí)，落實(shí)電壓的校正控制策略，并且采取自適應(yīng)的電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)。

3.3.2 全網(wǎng)自動(dòng)協(xié)調(diào)控制

全網(wǎng)自動(dòng)協(xié)調(diào)控制即為電網(wǎng)的空間協(xié)調(diào)與時(shí)間協(xié)調(diào)，其中，所謂空間協(xié)調(diào)，主要是指在電壓無(wú)功空間分布狀態(tài)下，自動(dòng)選擇優(yōu)化控制模式。而對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)，則是指利用AVC系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)混雜控制的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制跟隨時(shí)間追蹤電壓無(wú)功狀態(tài)，在有序的狀態(tài)下進(jìn)行自動(dòng)協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在智能化、數(shù)字化水平不斷提高的現(xiàn)代社會(huì)中，通過(guò)AVC系統(tǒng)的合理應(yīng)用，可有效提升電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且還可確保供電的電能質(zhì)量，降低系統(tǒng)的網(wǎng)路損耗與調(diào)節(jié)控制人員的工作強(qiáng)度，大大提高了電網(wǎng)電壓的靜態(tài)穩(wěn)定裕度，促進(jìn)了全網(wǎng)無(wú)功電壓在線優(yōu)化控制和靜態(tài)的安全預(yù)警控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，從而提升電網(wǎng)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

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TM734

A

1004-7344（2016）26-0077-02

2016-8-22

胡強(qiáng)（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事電氣自動(dòng)化工作。