電網AVC系統存在的問題及改進措施

劉偉

【摘 要】AVC系統主要由三個模塊構成：自動電壓調整程序（AVC_MAIN）、遙控程序（DO_CTLS）和報警程序（AVC_ALM）。AVC_MAIN通常只運行在PAS節點上，它從SCADA獲得電網的實時運行狀態，根據分區調壓原則對電網電壓進行監視，發現電壓異常時提出相應的調節措施。當系統處于自動控制狀態時，將調節措施交給SCADA的遙控程序，執行變壓器的升降和電容器的投切，遙控環節是電壓無功自動控制系統的關鍵環節，電壓無功自動控制系統運行是否成功將在很大程度上決定于電網基礎自動化狀況。報警程序負責顯示自動調壓程序提出的調壓建議和遙控程序所做的自動調壓措施。在AVC系統的現場應用過程中，發現了AVC系統存在一些需要完善的問題，現作如下介紹，與大家共同探討。

【關鍵詞】電網；數據采集與監視控制系統（SCADA）；自動電壓控制（AVC）；無功優化

1.AVC系統工程存在問題研究

電網AVC作為涉及電力系統、自動化、通信等專業協調的系統工程，具有相當的復雜性，在實際運行過程中不可避免地會存在一些需要進一步完善的問題。

1.1 設備存在的問題

1）變壓器的問題。AVC系統是建立在電網高度自動化基礎上的控制系統，對電網設備的要求較高，無載調壓變壓器已經不能適應AVC系統的要求；110 kV變電站中三圈變壓器在負荷變化較大或負荷分配不合理的情況下，為了保持35 kV側和10 kV側電壓在合格范圍內，動作次數比較頻繁。現有的油浸式110 kV變壓器有載調壓分接開關正常情況下，動作次數應控制在10次/天，但在負荷較高、電壓波動較大時分接開關動作次數常常超過這個限值，不能適應AVC系統高標準的要求，影響了電壓合格率。

2）無功補償裝置的問題。使用電容器組是最傳統的無功補償裝置選型，優點是價格低，缺點是可控性差，不能跟蹤無功負荷動態調整，與電網的需要不一致，影響電壓質量，影響節約能源，影響電網穩定運行。而且變電站普遍存在電容器分組配置容量不合理的問題，導致電容器組投入率偏低。

1.2 AVC系統運行發現的問題

AVC系統雖然實現了全網電壓無功的閉環自動控制，但是由于AVC軟件系統自身設計存在的問題以及電網運行狀況的制約，使得AVC系統的安全性存在隱患，一旦引發電網事故，后果將非常嚴重，應當引起足夠的重視。

1）AVC系統“軟閉鎖”的問題。AVC系統在SCADA主站收到保護信號時，觸發相關設備保護狀態，系統不會對該設備發令。但這種閉鎖方式只是對AVC軟件系統本身起作用，并不能夠直接閉鎖控制設備，在某些情況下無法阻止設備誤動事故，這種閉鎖可以稱之為“軟閉鎖”。例如，實際運行中變壓器有載調壓分接頭如出現滑檔，此時應立即閉鎖有載調壓控制器動作，AVC系統在這方面并不能防止滑檔的發生，只是不再發令調檔。常規有人值守時設計的急停功能由于遙控實時性達不到要求，將很難發揮作用，給變壓器安全運行帶來隱患。有些變電站保護信號發出后，由于通道、前置機存在問題被延誤，十幾分鐘以后主站端才收到，此時AVC啟動閉鎖程序已經失去了意義；有的變電站保護信號漏報嚴重，這些隱患給AVC系統的安全運行帶來了潛在的危險，一旦設備出現嚴重故障時，AVC系統可能會導致更加嚴重的事故。

2）過度依賴SCADA系統的問題。、

由于AVC系統過度依賴SCADA系統提供的數據，在SCADA系統自身仍有許多問題的情況下，AVC系統的基礎條件并不牢固。因此，在控制精度、遙控可靠性、實時性等方面存在一定的問題，并有引起設備誤動的可能性，對電網的安全運行帶來一定的隱患。在AVC系統日常運行過程當中，會遇到一些偽數據，這些數據將會影響整個系統的自動調節，如電壓測量值出現誤差、母線電壓測量值一直偏小，AVC系統會發令使變壓器調高檔位，引起實際電壓偏高，造成嚴重事故。AVC系統是借助SCADA系統的遙控、遙調功能，由于遙控、遙調返校成功率以及執行成功率不高，導致完成一次全網操作時間過長，如調節廠站數量較多時，很難適應負荷快速變化的要求。另外，通常電網負荷變化時段比較集中，短時間內大量集中的遙控、遙調操作占用大量系統資源，對SCADA系統存在不良的影響，而且大量遙信變位信號形成了信號淹沒現象，對正常監控造成嚴重干擾。

3）AVC系統智能化的缺陷。AVC系統雖然能夠實現進行全網優化分析計算，但是對電網運行方式的變化并沒有智能化的應對能力，需要維護人員及時進行干預。針對一些運行方式的變化，AVC系統表現出智能化不足的缺陷。

2.AVC系統改進措施

電網技術日新月異，隨著新技術的不斷發展，許多新型設備、技術的出現對AVC系統的應用正在產生廣泛而深遠的影響。

2.1 控制設備的改進

建議逐步推廣應用變壓器真空有載調壓開關。針對AVC系統對調壓設備的要求，只有逐步采用先進的調壓設備，才能更好地適應AVC系統的高要求。有載分接開關領域的新成果就是引入了真空開關技術。真空有載分接開關已經可以做到隔30萬次操作才維護一次，而且沒有運行時間的限制。對大多數電力變壓器而言，真空技術使得有載分接開關的免維護運行已經成為可能。新技術的應用將使AVC系統不再受到有載調壓動作次數的限制，從而保證了電壓的穩定性，而且簡化了AVC軟件的算法，不必再考慮電容器投入和電壓調節的耦合關系，保證了無功補償的投入率，進一步減少了損耗。

2.2 AVC系統運行的改進建議

1）AVC系統可靠性的提高

對變電站VQC裝置閉鎖問題進行了深入探討，指出了VQC裝置閉鎖可靠性的問題。同樣閉鎖可靠性對于AVC系統的應用也是一個關鍵問題，AVC系統采用的“軟閉鎖”策略受到實時性、可靠性的限制，難以達到安全運行的要求。VQC裝置雖然不能做到全網無功優化，但在閉鎖可靠性方面具有明顯優勢，自帶I/O系統的獨立VQC裝置集I/O系統和計算判斷于一身。特別是有關閉鎖信號由相應裝置的硬接點輸入，大大增強了VQC閉鎖的快速性和可靠性。針對AVC對SCADA系統數據的依賴性，采用與EMS系統一體化軟件設計較為有利，這樣可以結合使用PAS狀態估計、潮流計算等在線分析工具，并引入PAS狀態估計完善的基礎數據，提高了數據精度。在控制通道方面，可以考慮使用獨立的專用無線或網絡通道，避免對SCADA系統的干擾，便于實現快速控制。

2）AVC系統智能化改進建議

AVC軟件系統應增強對異常量測變化的識別能力，根據主變無功功率、功率因素的變化情況做出智能預警提示，避免出現連續振蕩調節等不合理的控制動作。

3.結語

AVC系統是電網EMS應用的拓展，在設計思想上具有超前性，在工程上具有很強的實踐性、復雜性。雖然在實際運行中取得了一定的成效，結合實際應用，抓住系統的安全性、可靠性等關鍵問題，加大電網建設、維護的力度，才能不斷提高AVC系統的應用水平，實現地區電網的安全、經濟、穩定運行。

參考文獻：

[1]郭慶來，孫宏斌，張伯明，等.江蘇電網AVC主站系統的研究和實現[J].電力系統自動化，2004，（22）：83-87.

[2]鐘毅，陳蕊.地區電網AVC系統設計與實現[J].電力系統保護與控制，2008（23）：41-44.

（作者單位：國網太原供電公司）