地區(qū)電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)的安全策略

許大衛(wèi)　　杜磊　　陳天華　　栗杰鵬

【摘 要】隨著電力系統(tǒng)自動化水平的不斷完善與提高，自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)在各地得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文簡單介紹地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)，并提出一系列針對AVC系統(tǒng)閉環(huán)運行的安全控制策略，對提升AVC系統(tǒng)的安全可靠性，指導(dǎo)AVC建設(shè)，促進(jìn)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展有著實際意義。

【關(guān)鍵字】電力系統(tǒng)，自動電壓控制，安全策略

1、AVC系統(tǒng)概述

自動電壓控制系統(tǒng)簡稱為AVC系統(tǒng)，主要用于對全網(wǎng)無功電壓運行狀態(tài)實施集中監(jiān)控及計算分析，并從全局角度出發(fā)對地區(qū)電網(wǎng)的廣域分散無功裝置實施優(yōu)化協(xié)調(diào)控制[1]。該系統(tǒng)可有效保證全網(wǎng)電壓穩(wěn)定，并提供優(yōu)質(zhì)的電壓水平，且能切實提升電網(wǎng)的經(jīng)濟運行效益?？梢哉f，AVC系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動化智能軟件向閉環(huán)控制實踐方向的科學(xué)拓展，也是地區(qū)電網(wǎng)無功電壓經(jīng)濟運行的重要技術(shù)支撐。為有效降低電網(wǎng)運行的不安全因素，合理實施對命令傳輸各環(huán)節(jié)的高智能控制，確保各級控制過程的可靠流暢運行，AVC系統(tǒng)采用了與SCADA/EMS平臺一體化的設(shè)計方案，有效防止了調(diào)度運行人員因維護(hù)眾多自動化系統(tǒng)而導(dǎo)致工作量大幅增加，進(jìn)而避免了因大量復(fù)雜操作而引發(fā)各類不安全問題。

2、AVC系統(tǒng)工作流程

AVC系統(tǒng)與地區(qū)電網(wǎng)主站調(diào)度中心EMS平臺進(jìn)行一體化設(shè)計，通過網(wǎng)絡(luò)分析模塊獲取有效的控制模型，通過SCADA獲取實時量測數(shù)據(jù)，并依據(jù)電網(wǎng)運行的實時狀態(tài)展開在線的分析與計算。同時AVC可通過SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)動通道輸送遙調(diào)、遙控命令，對變電站的變壓器分接頭和低壓側(cè)容抗器開關(guān)進(jìn)行合理操作，從而逐步實現(xiàn)全網(wǎng)無功電壓的優(yōu)化分布的目標(biāo)。

3、AVC安全策略

3.1 電網(wǎng)安全運行規(guī)范

安全運行是電力系統(tǒng)對主站調(diào)度軟件，特別是自動控制軟件的基本要求。AVC安全策略涉及主站系統(tǒng)安全、軟件運行安全、電網(wǎng)安全等各個方面。AVC建立開放式的閉鎖信號庫，可以方便地自定義和增減閉鎖信號，保證程序可靠運行和設(shè)備安全調(diào)節(jié)。

AVC運行管理規(guī)范[2]對安全策略的要求包括：支持主網(wǎng)電壓過低閉鎖。在220kV主網(wǎng)電壓過低的情況下，AVC系統(tǒng)要閉鎖220kV主變分頭上調(diào)，同時盡量投入下屬110kV及35kV站的電容器，禁止其主變分頭上調(diào)，防止主網(wǎng)電壓崩潰；考慮設(shè)備掛牌、檢修、控制周期、動作次數(shù)等因素，對有上述異常的設(shè)備自動閉鎖并提出告警；為了防止環(huán)流，對于并列運行的主變檔位需進(jìn)行交替調(diào)節(jié)；對于并列的電容器需進(jìn)行循環(huán)投切；針對主變和電容器建立異常事件告警機制；主進(jìn)程需自動周期檢測并實時響應(yīng)站端保護(hù)信號，根據(jù)信號特性（軟閉鎖/硬閉鎖）閉鎖相應(yīng)設(shè)備并發(fā)出告警。軟閉鎖類型的閉鎖可以自動復(fù)歸，硬閉鎖類型的閉鎖需要手動復(fù)歸；根據(jù)權(quán)限管理保證系統(tǒng)使用安全，沒有配置AVC操作權(quán)限的用戶不能進(jìn)行AVC相關(guān)操作。

3.2 AVC閉鎖邏輯

自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）應(yīng)具備異常情況下閉鎖相應(yīng)設(shè)備的可靠措施與手段[3]。在下列條件時，應(yīng)閉鎖相應(yīng)設(shè)備控制：當(dāng)所控制的設(shè)備有保護(hù)信號動作；當(dāng)控制命令發(fā)出超過一定的時間，控制設(shè)備不能動作；控制設(shè)備的動作次數(shù)超過規(guī)定的每天最大次數(shù)；變壓器檔位一次控制變化大于一檔（即一次只能調(diào)節(jié)一檔）；控制設(shè)備有人工操作時；當(dāng)控制設(shè)備量測數(shù)據(jù)無效、異常和明顯錯誤時；在下列條件下，應(yīng)閉鎖區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備控制：區(qū)域關(guān)口無功功率超出設(shè)定的閉鎖限值；

2、區(qū)域關(guān)口高壓側(cè)母線電壓超出設(shè)定的閉鎖限值。

AVC還應(yīng)具備以下保護(hù)信號處理功能：能夠處理保護(hù)信號，支持瞬動或自保持、自動復(fù)歸等各類保護(hù)信號；能夠根據(jù)設(shè)置的限制條件生成主站端閉鎖信號，支持人工復(fù)歸、自動復(fù)歸兩種類型；能夠?qū)φ径吮Ｗo(hù)信號與主站端閉鎖信號進(jìn)行合并，并以此判斷無功設(shè)備是否可控。

3.3 保護(hù)信號閉鎖

AVC可以通過SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)動通道接收站端保護(hù)信號，并將保護(hù)信號與控制設(shè)備關(guān)聯(lián)，保護(hù)動作時閉鎖關(guān)聯(lián)設(shè)備，保護(hù)復(fù)歸時可解鎖。AVC可以方便地配置保護(hù)信號和控制設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以多對一，也可以一對多。

3.4 異常事件閉鎖

AVC需建立異常事件庫，采取事件觸發(fā)閉鎖機制，并支持?jǐn)U充。AVC考慮的閉鎖事件包括：自動讀取SCADA/EMS系統(tǒng)中設(shè)備檢修牌，對檢修設(shè)備自動閉鎖，等待人工復(fù)位；根據(jù)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的開關(guān)刀閘狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，自動判斷設(shè)備熱/冷備用狀態(tài)，熱備用設(shè)備可在線控制，冷備用設(shè)備自動閉鎖；

按安規(guī)/運規(guī)設(shè)計，當(dāng)電容器和變壓器控制次數(shù)達(dá)到日動作次數(shù)限值時，自動閉鎖該設(shè)備并報警，防止控制次數(shù)頻繁對設(shè)備造成損壞。日動作次數(shù)可人工設(shè)置并按時間段分配；

電容器和變壓器遙控不成功，拒動超過設(shè)定次數(shù)則閉鎖；

處于自控狀態(tài)時，手工操作電容器或變壓器將自動閉鎖，即手動優(yōu)先；

主變并列運行時，兩臺主變檔位不一致時閉鎖主變調(diào)節(jié)并告警。（當(dāng)兩臺主變型號不一時，如一臺主變7檔，另一臺主變?yōu)?7檔并列運行時，可人工設(shè)定并列檔位對應(yīng)狀態(tài)）；

3.5 其他信號閉鎖

除以上閉鎖信號外，AVC還應(yīng)考慮：

1、廠站工況退出、遙控遙調(diào)通道出現(xiàn)故障或平臺出現(xiàn)其它故障時自動閉鎖；

2、用戶AVC應(yīng)用權(quán)限，控制用戶是否能進(jìn)行AVC操作及置數(shù)，自動記錄用戶修改參數(shù)等操作信息，保證系統(tǒng)安全性。

3.6 閉鎖信號復(fù)歸方式

閉鎖信號的復(fù)歸采用兩種方式，一種為自動復(fù)歸方式，即由自動復(fù)歸類型的站端保護(hù)信號和主站告警信號產(chǎn)生的閉鎖，在所有保護(hù)信號和告警信號復(fù)歸后，則閉鎖總信號復(fù)歸（相當(dāng)于遙信分閘位置）；另一種為手動復(fù)歸方式，即由手動復(fù)歸類型的站端保護(hù)信號和主站告警信號產(chǎn)生的閉鎖，在保護(hù)信號和告警信號復(fù)歸后，需在人工進(jìn)行確認(rèn)并復(fù)歸后，閉鎖總信號才能復(fù)歸。

4、結(jié)語

安全閉環(huán)控制策略是電網(wǎng)調(diào)度自動化AVC系統(tǒng)安全性運行研究的主體內(nèi)容，合理的閉環(huán)控制實踐策略直接影響著AVC系統(tǒng)的安全可靠性。因此在系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實踐中，我們只有從電網(wǎng)的實際運行狀況及特征出發(fā)，樹立提升系統(tǒng)安全性的科學(xué)實踐目標(biāo)，有目的、有針對性進(jìn)行安全控制，才能最終促進(jìn)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟運行與可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃華，高宗和，戴則梅，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，2005，29（15） ： 77-80.

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[3] 李廣軍，崔天時.地區(qū)電力調(diào)度自動化AVC閉環(huán)控制安全策略[J] .農(nóng)業(yè)科技與裝備，2009.4，182（2） ： 60-62