AVC系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用探討

吳鶴宇+鄧潔+左磊

【摘 要】 電壓無(wú)功優(yōu)化控制（AVC）是電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。本文主要介紹了電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 AVC 電力系統(tǒng) 應(yīng)用

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

隨著超高電壓等級(jí)、大容量和跨區(qū)電網(wǎng)的迅速發(fā)展，對(duì)電壓穩(wěn)定和電壓質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和更嚴(yán)格的要求。目前我國(guó)電力行業(yè)對(duì)電壓的控制一般是將每日分為幾個(gè)典型時(shí)段，以不同的上、下限值，進(jìn)行比較粗糙的人工控制?，F(xiàn)代化工業(yè)設(shè)備和家電用品對(duì)電壓質(zhì)量提出了很高的要求，只有采用自動(dòng)電壓控制的方法才能進(jìn)一步提高電壓質(zhì)量。

隨著我國(guó)電力市場(chǎng)改革的深化，廠網(wǎng)分開(kāi)后，降低電網(wǎng)損耗對(duì)電網(wǎng)公司為說(shuō)變得非常重要。降低網(wǎng)損的重要途徑是降低電網(wǎng)分層分區(qū)之間的無(wú)功流動(dòng)，因此做好電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)度工作不但可以提高電壓質(zhì)量，同時(shí)可以降低網(wǎng)絡(luò)損耗。目前，電網(wǎng)無(wú)功調(diào)度只是根據(jù)典型的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析計(jì)算，沒(méi)有進(jìn)行實(shí)時(shí)電網(wǎng)無(wú)功潮流計(jì)算和優(yōu)化控制，因此不能及時(shí)降低電網(wǎng)中不合理的無(wú)功流動(dòng)所帶來(lái)的有功損耗。為提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平，進(jìn)一步提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)損，減輕值班人員調(diào)整電壓的勞動(dòng)強(qiáng)度，研發(fā)電網(wǎng)的自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）顯得十分必要，它為現(xiàn)代電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了先進(jìn)的控制手段。

2 系統(tǒng)功能

（1）全網(wǎng)分級(jí)協(xié)調(diào)、分層分區(qū)控制，省地級(jí)AVC主站集中決策及協(xié)調(diào)控制。（2）具備在線閉環(huán)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行兩種控制方式及研究型無(wú)功電壓分析功能。（3）主站軟件通過(guò)基于改進(jìn)遺傳算法與二次線性規(guī)劃算法的無(wú)功優(yōu)化模塊，結(jié)合動(dòng)態(tài)分區(qū)電壓校正的核心算法提出控制方案，使連續(xù)變量及離散變量協(xié)調(diào)控制。

3 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

（1） 實(shí)施無(wú)功及電壓預(yù)防控制措施，提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，防止發(fā)生電壓穩(wěn)定破壞事故。（2）進(jìn)一步提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，主網(wǎng)考核點(diǎn)電壓合格率達(dá)到國(guó)電電壓考核的高檔指標(biāo)要求。（3）實(shí)現(xiàn)無(wú)功電壓分層分區(qū)控制目標(biāo)，降低主網(wǎng)網(wǎng)損，實(shí)現(xiàn)逆調(diào)壓原則。（4）電廠機(jī)組及變電站離散設(shè)備控制安全，離散設(shè)備控制動(dòng)作次數(shù)受限。（5）實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)無(wú)功電壓在線控制及智能化調(diào)度的目標(biāo)。220kV及以上主網(wǎng)電壓控制由人工調(diào)整過(guò)渡到自動(dòng)閉環(huán)控制。（6）實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)網(wǎng)損在線計(jì)算及統(tǒng)計(jì)分析。無(wú)功電壓及網(wǎng)損專業(yè)管理過(guò)渡至基于在線控制及分析為主要手段的技術(shù)管理。通過(guò)后臺(tái)無(wú)功電壓的研究分析，可為全網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)化配置提出決策依據(jù)。

4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，控制電網(wǎng)的電壓在合格范圍內(nèi)。（2）進(jìn)一步提高電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，主網(wǎng)電壓考核點(diǎn)合格率達(dá)99.5%以上，日電壓波動(dòng)不超過(guò)5%，達(dá)到國(guó)電建設(shè)國(guó)際一流要求的電壓考核高檔指標(biāo)。（3）降低主網(wǎng)網(wǎng)耗2%以上。（4）實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度，減輕調(diào)度運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率。

5 技術(shù)特點(diǎn)

（1） 該系統(tǒng)采用集中決策、多級(jí)協(xié)調(diào)、分區(qū)控制的總體技術(shù)方案，較好地解決了局部、分散控制方案帶來(lái)的局限性，既滿足了分層分區(qū)的控制原則，又具有綜觀全網(wǎng)、統(tǒng)籌安排、多級(jí)協(xié)調(diào)的特點(diǎn)，通過(guò)電網(wǎng)科學(xué)計(jì)算、集中決策后，按照電壓等級(jí)從高到低進(jìn)行分層協(xié)調(diào)控制的方案在國(guó)內(nèi)省級(jí)以上電網(wǎng)中首次大規(guī)模實(shí)踐并獲得成功。（2）核心軟件采用改進(jìn)型的遺傳算法和改進(jìn)型的二次規(guī)劃算法達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)內(nèi)省級(jí)以上電網(wǎng)中尚屬首次。（3）該系統(tǒng)的自動(dòng)電壓無(wú)功控制裝置（AVQC）具有參數(shù)自辨識(shí)功能，可以靈活地適應(yīng)各種發(fā)電廠、變電站無(wú)功電壓控制的需要，并具有遠(yuǎn)程控制的功能。（4）采用先進(jìn)的系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)分散控制系統(tǒng)的集成。包括AVC主站系統(tǒng)與EMS系統(tǒng)的集成以及主站通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與發(fā)電廠、變電站、地調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、AVR裝置實(shí)現(xiàn)可靠的通信鏈接和控制。

6 適用范圍

該系統(tǒng)到目前為止已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)火電廠、水電廠、變電站、地調(diào)的閉環(huán)控制，所有AVC控制功能都有了實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，而且運(yùn)行穩(wěn)定，控制效果良好，并經(jīng)受住了多次電網(wǎng)事故的考驗(yàn)。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)面向各級(jí)調(diào)度中心、集控中心、發(fā)電廠和變電站，適應(yīng)我國(guó)五級(jí)調(diào)度管理模式和發(fā)電廠、變電站各類無(wú)功設(shè)備的控制模式，對(duì)全國(guó)網(wǎng)、省、地三級(jí)電網(wǎng)的自動(dòng)電壓控制具有借鑒及示范作用，并可推廣應(yīng)用。

7 應(yīng)用實(shí)例

2009年開(kāi)封公司宋城變、稻香變、金明池變、西郊變及北郊變無(wú)功電壓設(shè)備首先進(jìn)入閉環(huán)試運(yùn)行。期間變電站由“單獨(dú)控制”轉(zhuǎn)為“集中控制”，電網(wǎng)無(wú)功由“就地補(bǔ)償，就地平衡”轉(zhuǎn)為“優(yōu)化補(bǔ)償，分層平衡”。無(wú)需人工干預(yù)，系統(tǒng)直接參與無(wú)功電壓控制。這標(biāo)志著開(kāi)封公司電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)（AVC）開(kāi)始閉環(huán)試運(yùn)行，全網(wǎng)電壓將進(jìn)入自動(dòng)化調(diào)控時(shí)代。截止今年，該系統(tǒng)控制范圍包括所有110kV及以上電壓等級(jí)的變電站。通過(guò)該系統(tǒng)的控制降低了電網(wǎng)的損耗、節(jié)約了寶貴的能源、提高了電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化程度、減輕了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要保證AVC系統(tǒng)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，首先要保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確。因此，要定期對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行巡視和數(shù)據(jù)分析，并進(jìn)行遙測(cè)精度校驗(yàn)和遙控、遙調(diào)返校，作好設(shè)備維護(hù)記錄。針對(duì)設(shè)備運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的遙測(cè)不準(zhǔn)確、遙信不對(duì)位等問(wèn)題，通知相關(guān)部門及時(shí)處理。對(duì)于調(diào)度、變電等運(yùn)行部門發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，制定缺陷記錄，每天由專人管理并進(jìn)行匯總，及時(shí)通知給相關(guān)部門處理。對(duì)自動(dòng)化設(shè)備配置相應(yīng)的備品備件，縮短了維修時(shí)間，從而保證自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)。

8 結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)AVC系統(tǒng)能完成控制方案的在線生成、實(shí)時(shí)下發(fā)、自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功電壓的整套分析、決策、控制和實(shí)時(shí)追蹤，降低運(yùn)行人員電壓調(diào)控工作量，進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)無(wú)功潮流分布，集中解決電網(wǎng)當(dāng)前和未來(lái)面臨的電壓?jiǎn)栴}，對(duì)電網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化控制，有效提升電壓精益化管控水平起到積極的推動(dòng)作用。endprint