巴彥淖爾電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）的應(yīng)用研究

劉佩佳 武向璐

摘 要：巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，地區(qū)負(fù)荷需求也不斷創(chuàng)新高，電壓質(zhì)量是電力系統(tǒng)安全運行和經(jīng)濟(jì)運行的基本保障，本課題提出一種基于閉環(huán)控制策略的巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)，以滿足地區(qū)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行，提高電壓質(zhì)量，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高監(jiān)控人員工作強度效率。

關(guān)鍵詞：AVC系統(tǒng);電壓質(zhì)量;地區(qū)電網(wǎng)

伴隨電力技術(shù)的高速發(fā)展，巴彥淖爾電網(wǎng)規(guī)模日益增大，地區(qū)民用負(fù)荷和高耗能負(fù)荷需求也不斷創(chuàng)新高，電壓質(zhì)量是影響電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、安全及穩(wěn)定運行的基本保障，因此保障供電質(zhì)量成為當(dāng)前電力系統(tǒng)的重點。同時，調(diào)控一體化在巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)正在運行，集控站規(guī)模也在不斷增加，監(jiān)控員調(diào)整電壓的頻率也在不斷的增加，同時地區(qū)電網(wǎng)受負(fù)荷波動影響較大，工作量也隨之增加，因此本文提出一種基于閉環(huán)控制策略的巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)，以改善巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

1 AVC電壓自動控制系統(tǒng)

AVC電壓自動控制系統(tǒng)（Automatic Voltage Control，AVC），工作原理為是按照整個地區(qū)電網(wǎng)運行時所有的發(fā)電廠、變電站、用戶場站及地調(diào)關(guān)口的無功走向及分布情況，對全網(wǎng)的無功功率、電壓進(jìn)行優(yōu)化計算。它將網(wǎng)絡(luò)損耗控制在最小，結(jié)合電壓的穩(wěn)定性、功率因數(shù)的合格率以及輸電斷面的穩(wěn)控極限等情況，最終可以實現(xiàn)全區(qū)域的電壓無功優(yōu)化。針對電力系統(tǒng)無功的分布范圍和地域性的特征，運用AVC系統(tǒng)將電網(wǎng)劃分為幾個部分進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)運作，將劃分好的每一部分里選擇重要母線作為這部分的中樞母線，最后，把電網(wǎng)無功優(yōu)化過的目標(biāo)值作為中樞母線的無功控制方向。結(jié)合三級控制中中樞母線的電壓控制目標(biāo)值，在AVC系統(tǒng)的無功調(diào)節(jié)范圍下，最后得出地調(diào)無功控制所需要的結(jié)果，然后在自動化系統(tǒng)中將結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)楣β室驍?shù)，最后傳給AVC系統(tǒng)。而AVC系統(tǒng)則會對地調(diào)管轄的變電站無功控制設(shè)備進(jìn)行智能控制，最后達(dá)到了目標(biāo)控制，地調(diào)協(xié)調(diào)控制，并不是單一的針對一個目標(biāo)進(jìn)行控制，而是有多個目標(biāo)同時協(xié)調(diào)控制，每一個總目標(biāo)里面按照級別包含了不同功能的子目標(biāo)，所有目標(biāo)內(nèi)部都有一定的邏輯性。而且，這些控制目標(biāo)互相兼顧，不僅保證了母線電壓的合格率，還保證了功率因數(shù)的合格性，母線的電壓最終也得到了優(yōu)化。

2 基于閉環(huán)控制策略的巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)

巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)采用九區(qū)圖控制策略，以電壓和無功功率（或功率因數(shù)）上下限為調(diào)節(jié)界線，并遵循“逆調(diào)壓”原則。下圖為九區(qū)圖控制圖。

采用九區(qū)圖控制策略調(diào)整變電站負(fù)荷側(cè)的電壓在合格范圍內(nèi)，（1）調(diào)節(jié)變壓器變比k，在負(fù)荷變化的時候，通過有載調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)改變變比k，使電壓處于合格范圍內(nèi)。（2）投切并聯(lián)電容器。如果電壓U波動，在有功功率P0不變的情況下，通過投退電容器組，合理調(diào)整補償無功功率，將減小無功功率的傳輸，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)損耗、提高供電質(zhì)量。

變電站調(diào)壓需要有載調(diào)壓變壓器和無功補償裝置共同配合，有載調(diào)壓裝置只改變站內(nèi)的電壓分布情況，使中低壓側(cè)母線電壓升高或降低，它不能產(chǎn)生無功功率。所以在一個變電站內(nèi)無功功率充足的條件下，改變主變分接頭的位置，才能產(chǎn)生更好的效果。如果中低壓側(cè)無功不足，那么調(diào)高主變分接頭會使無功缺額更大，調(diào)壓效果也不理想。如果只投退無功補償裝置，變電站內(nèi)無功功率已經(jīng)很高了，但負(fù)荷過重，電壓越下限，這個時候再投電容器更會增加站內(nèi)的無功功率，引起無功損耗，應(yīng)降低無功補償，調(diào)節(jié)主變分接頭，使一個站內(nèi)的無功功率供需關(guān)系保持平衡。

3 巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)閉環(huán)運行狀況及取得的成效

（1）接帶季節(jié)性負(fù)荷的變電站電壓合格率變化明顯。巴盟地區(qū)多個35kV變電站接帶季節(jié)性負(fù)荷，其中以隆勝35kV變?yōu)榇恚撟冸娬久磕陱?月開始增長負(fù)荷，一直持續(xù)到9月下旬，在此期間，隆勝變?nèi)肇?fù)荷的峰谷差較大，母線電壓調(diào)整困難，電壓經(jīng)常在11kV到9.7kV之間波動，電壓合格率較低。自AVC系統(tǒng)投運后，合格率有為明顯的提高。（2）全局綜合電壓合格率提高，A類母線電壓合格率提高顯著。AVC系統(tǒng)投運后，調(diào)度處A類母線電壓合格率不斷提高，日合格率經(jīng)常達(dá)到99%以上。（3）電壓越線告警明顯減少，監(jiān)控人員工作強度減輕。AVC系統(tǒng)投運前，需要監(jiān)控人員、無功電壓管理人員投入大量精力去調(diào)節(jié)電壓，然而監(jiān)控人員依靠調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的越限報警才能發(fā)現(xiàn)電壓不合格，調(diào)壓存在滯后情況。AVC系統(tǒng)投運后，電壓越線告警明顯減少，監(jiān)控人員工作強度得到減輕。調(diào)壓滯后情況也得到緩解。

4 結(jié)論

本課題巴彥淖爾電網(wǎng)特性和變電站電壓無功現(xiàn)狀要求，在此基礎(chǔ)上提出一種基于閉環(huán)控制策略的巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)，其采用九區(qū)圖控制策略，以電壓和無功功率（或功率因數(shù)）上下限為調(diào)節(jié)界線，并遵循“逆調(diào)壓”原則，最后本課題對巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)閉環(huán)運行狀況及取得的成效進(jìn)行了分析，并得出巴彥淖爾地區(qū)AVC系統(tǒng)可將接帶季節(jié)性負(fù)荷的變電站電壓合格率明顯提高、地區(qū)電網(wǎng)綜合電壓合格率提高、電壓越線告警明顯減少，監(jiān)控人員工作強度減輕。

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