電壓無功自動控制系統(tǒng)在縣調(diào)運行中的應(yīng)用

摘要：針對縣級電網(wǎng)電壓無功控制的現(xiàn)狀，在現(xiàn)有縣調(diào)主站系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進行擴展安裝電壓無功自動控制系統(tǒng) （AVQC） ，實現(xiàn)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化的自動控制，達到提高電網(wǎng)電壓合格率、減輕調(diào)控人員工作壓力、提高用戶電能質(zhì)量、降低網(wǎng)損、提高企業(yè)經(jīng)濟效益等目的。文章就電壓無功自動化控制系統(tǒng)在縣調(diào)運行中的應(yīng)用情況進行了探討。

關(guān)鍵詞：電壓無功優(yōu)化；自動控制；電壓合格率；AVQC

中圖分類號：TM766 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

1 概述

六安農(nóng)電公司轄有22個35kV變電站，均采用主變有載調(diào)壓和10kV電容器組作為調(diào)壓和無功補償?shù)闹饕椒?。主變有載調(diào)壓和電容器組投切均由人工遠方操作完成，工作量大，加之電壓、無功變化隨意性大，調(diào)控效果不甚理想。而電壓的穩(wěn)定對于保證居民經(jīng)濟生產(chǎn)、延長生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命有著重要的意義，同時減少無功在線路上的流動，降低網(wǎng)損、經(jīng)濟供電又是每一個供電部門的目標，因此，改變現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)面向全網(wǎng)的電壓無功優(yōu)化的自動控制，不僅是提高電能質(zhì)量滿足用戶需求的需要，更是電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行的需要。

電壓無功自動控制系統(tǒng)（AVQC）是在南瑞科技調(diào)度自動化主站ON3000系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行功能擴展開發(fā)形成的。AVQC結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。該系統(tǒng)在主站端運行，借助調(diào)度自動化系統(tǒng)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)和遙控遙調(diào)手段，按照一定的原理進行在線分析，然后通過計算機網(wǎng)絡(luò)輸出控制執(zhí)行命令，自動或在人工監(jiān)督模式下調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器，使得輸出電壓以及無功功率在合格范圍之內(nèi)，從而達到保證用戶供電質(zhì)量和減少網(wǎng)絡(luò)損耗的目的。

2 電壓無功自動控制系統(tǒng)（AVQC）控制原理、策略及功能

2.1 AVQC控制原理

根據(jù)六安農(nóng)電公司電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要以35kV、10kV為主的特點，電壓無功的自動控制主要通過自動控制調(diào)節(jié)35kV變電站主變有載分接頭和投切10kV電容器組對站內(nèi)10kV電壓和無功進行調(diào)節(jié)，35kV電壓主要通過對上級變電站電源點電壓進行調(diào)節(jié)。

2.2 AVQC控制策略

變電站有載分接頭的調(diào)節(jié)變化不僅對電壓有影響，而且對無功也有一定的影響，同樣電容器組的投切對無功影響的同時也對電壓起著一定的影響。

以一臺變壓器來分析一下各種情況下的電壓與無功調(diào)節(jié)方式。

電壓（U）取值于主變的變壓器低壓側(cè)母線電壓，無功（Q）取值于主變的變壓器高壓側(cè)無功。

分接頭調(diào)節(jié)：分接頭上調(diào)后U將變大，Q將變大，分接頭下調(diào)后U將變小，Q將變小。

電容器投切：投入電容器后Q將變小，U將變大，退出電容器后Q將變大，U將變小。

針對兩者之間互相影響和變化的情況，AVQC的控制策略采用九域圖（如圖2）區(qū)域控制原理，通過母線的電壓水平和變壓器上面流過的無功功率確定在九域圖中的運行區(qū)域，從而給出投切電容電抗器或者是升降變壓器檔位的方案。全局無功優(yōu)化則從全網(wǎng)的角度出發(fā)，綜合考慮整個網(wǎng)絡(luò)中的電壓和無功潮流的分布，并且可以比較準確地根據(jù)調(diào)節(jié)以后的結(jié)果來評估策略的優(yōu)劣，從而根據(jù)評估結(jié)果給出控制策略。

2.3 AVQC的控制功能

2.3.1 AVQC有開環(huán)控制方式、人工確認方式和閉環(huán)控制方式三種控制模式，可以根據(jù)不同的運行情況，對控制方式進行選擇。開環(huán)控制方式主要用于系統(tǒng)試運行階段，系統(tǒng)在線監(jiān)視電壓和無功的運行區(qū)域，按照給定的控制策略給出相應(yīng)的操作指示，然后由調(diào)度人員根據(jù)操作指示發(fā)出控制命令指令進行調(diào)節(jié)，計算機不直接發(fā)控制命令；人工確認方式，產(chǎn)生的操作指示在操作隊工作站上顯示，由操作人員進行確認，對于得到用戶確認的，由計算機直接發(fā)控制命令，對于沒有得到用戶確認的，則放棄對設(shè)備的控制；閉環(huán)控制方式，系統(tǒng)在線監(jiān)視電壓和無功的運行區(qū)域，按照九域圖控制原理給出相應(yīng)的控制指令，然后由計算機直接發(fā)控制命令進行調(diào)節(jié)，調(diào)度人員不發(fā)出控制命令。

2.3.2 AVQC可以靈活地設(shè)置優(yōu)先條件（電壓優(yōu)先、無功優(yōu)先和綜合控制）。電壓優(yōu)先是在給出調(diào)節(jié)策略的時候，如果不能同時滿足電壓和無功的要求，那么要優(yōu)先滿足電壓的要求；無功優(yōu)先則是要優(yōu)先滿足無功的要求；綜合控制則要求同時滿足電壓和無功的要求，否則就不進行調(diào)節(jié)。

2.3.3 AVQC可以根據(jù)各分段母線上的電容器每天的投切次數(shù)實現(xiàn)循環(huán)投切。

2.3.4 AVQC具有完備的閉鎖條件，對廠站、有載變壓器、電容電抗器分別進行閉鎖條件的檢查。某些閉鎖條件一旦生成，必須人工解除閉鎖。

3 電壓無功自動化控制應(yīng)用效果

2011年底，六安農(nóng)電公司所轄的22所變電站全部投入AVQC閉環(huán)運行，運行情況良好，與市調(diào)協(xié)調(diào)配合的上級35kV電源電壓調(diào)節(jié)工作也十分恰當合理。通過對1年內(nèi)運行情況的分析調(diào)查，取得了以下應(yīng)用成果：有載調(diào)壓變壓器分接頭開關(guān)動作次數(shù)相對減少，提高了設(shè)備的使用壽命，減輕了檢修勞動強度；轄區(qū)受電功率因數(shù)顯著提高，增加了無功補償設(shè)備利用率，無功補償設(shè)備的平均利用率達到80%以上，確保所轄變電站電容器組的合理投入；電能損耗明顯減少，取得了明顯的降損節(jié)能效益，該系統(tǒng)投運后電網(wǎng)線損率明顯下降，降損節(jié)電效益顯著；電壓質(zhì)量得到很大提升，電壓合格率明顯大幅度提高，平均合格率達到99%以上；調(diào)控運行人員勞動強度得到減輕，避免了人為誤差，真正實現(xiàn)了全網(wǎng)無功電壓實時控制，完善并提高了無人值班變電站自動化水平。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)AVQC的實際應(yīng)用情況，可以得出AVQC在縣調(diào)運行中的應(yīng)用十分成功，適應(yīng)35kV及以下電網(wǎng)的發(fā)展需要，實現(xiàn)了縣級電網(wǎng)的電壓無功自動調(diào)節(jié)、合理優(yōu)化。就此得出一些結(jié)論和建議：

（1）由于不進行電壓無功優(yōu)化計算，不存在軟件不收斂問題，可以適應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)的異步數(shù)據(jù)，當電網(wǎng)數(shù)據(jù)不全或出現(xiàn)局部壞數(shù)據(jù)時，仍可以實現(xiàn)電網(wǎng)大部分區(qū)域協(xié)調(diào)控制，實用性大大增強。

（2）相比于在多個變電站的人工控制方式而言，基于AVQC系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了電網(wǎng)的電壓無功自動協(xié)調(diào)控制，使無功可以達到或接近最優(yōu)，避免了人工調(diào)制不合理的情況發(fā)生，減輕了運行人員的勞動強度。

（3）可通過對電容器組進行改造，對無功負荷變化大的變電站實現(xiàn)電容器分組投切，進一步提高無功優(yōu)化控制效率。

（4）針對遠動信號通道誤碼率高、故障多的部分變電站，應(yīng)結(jié)合年度計劃，配合做好通信改造，將載波通信升級成光纖通信，使通道暢通，滿足調(diào)度自動化主站系統(tǒng)發(fā)展需求，保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)的準確傳輸和調(diào)控命令的準確執(zhí)行。

（5）調(diào)控運行人員應(yīng)定期對實施無功優(yōu)化方案控制變電站進行跟蹤分析，及時發(fā)現(xiàn)問題及時整改，使無功優(yōu)化方案達到最佳狀態(tài)。

參考文獻

[1] 黃素娟，等.電壓無功優(yōu)化自動控制（AVQC）系統(tǒng)技術(shù)說明[S].國電南瑞科技股份有限公司，2003.

[2] 祝文瀾，等.有關(guān)電力系統(tǒng)自動化調(diào)度AVQC策略[J].科技傳播，2012，（20）.

[3] 蘇義榮，等.基于調(diào)控單元劃分策略的改進型九域圖AVQC算法[J].電力系統(tǒng)自動化，2006，（2）.

[4] 黃華，等.基于控制模式的地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2005，（15）.

[5] 李端超，等.安徽電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，（8）.

[6] 嚴浩軍.變電站電壓無功綜合自動控制問題探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，（7）.

作者簡介：黃宏（1986-），男，湖北咸寧人，安徽六安農(nóng)電有限責任公司電力調(diào)度控制中心助理工程師。

（責任編輯：秦遜玉）