AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中的應(yīng)用

國網(wǎng)山東省電力公司德州市陵城區(qū)供電公司 張 鑫

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AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中的應(yīng)用

國網(wǎng)山東省電力公司德州市陵城區(qū)供電公司 張 鑫

【摘要】我國的電網(wǎng)系統(tǒng)正在向數(shù)字化、智能化的方向邁進(jìn)，在智能電網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，要構(gòu)建和完善電網(wǎng)自動電壓控制，即AVC系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)對電網(wǎng)的自動化無功電壓控制，保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)而優(yōu)質(zhì)高效運行，在現(xiàn)代科技和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的時代，AVC系統(tǒng)需要進(jìn)行科學(xué)分析，在安全的基礎(chǔ)上提升其應(yīng)用水平，全面實現(xiàn)智能電網(wǎng)的自動化、數(shù)字化。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)；AVC系統(tǒng)；自動；設(shè)計；應(yīng)用

隨著社會的不斷發(fā)展，安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)和高效成為電網(wǎng)企業(yè)的目標(biāo)，在這個目標(biāo)的實現(xiàn)過程中，對電網(wǎng)的無功電壓控制是最為關(guān)鍵的一環(huán)，而目前的電網(wǎng)電壓控制系統(tǒng)是由分散的控制器構(gòu)成，不能實現(xiàn)系統(tǒng)的、全局性的控制和協(xié)調(diào)，導(dǎo)致電壓合格率較低、調(diào)度及監(jiān)控的工作量較大、難度較高等問題，這些無功電壓的不合理流動狀態(tài)，在一定程度上產(chǎn)生了較多的電網(wǎng)損耗，制約了電網(wǎng)的智能、安全運行。為了保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行，需要對電網(wǎng)無功電壓實現(xiàn)優(yōu)化控制，構(gòu)建AVC系統(tǒng)并加以完善，從而滿足人們對電能質(zhì)量的需求，全面提升電網(wǎng)的自動化控制和調(diào)度水平。

1　AVC系統(tǒng)的概念

AVC系統(tǒng)也即智能化無功電壓控制系統(tǒng)，它是基于能量管理系統(tǒng)——EMS之上，對智能電網(wǎng)實施實時運行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)控制，并提出最佳的無功電壓調(diào)整方案，自動下達(dá)給各個子站點，在連續(xù)而閉環(huán)的狀態(tài)下實現(xiàn)對電壓的控制與調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了在線生成、實時下發(fā)、閉環(huán)控制一體化控制。這一自動化系統(tǒng)是高智能的自動化軟件應(yīng)用，科學(xué)而合理地進(jìn)行閉環(huán)控制與優(yōu)化，為各個區(qū)域站點的無功電壓穩(wěn)定運行奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2　AVC系統(tǒng)的科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與研究

AVC系統(tǒng)是基于“分解協(xié)調(diào)”的科學(xué)設(shè)計理念，對電網(wǎng)實施“軟分區(qū)”，整體構(gòu)建三級電壓控制調(diào)整系統(tǒng)，在各級電壓控制體系中有相應(yīng)的技術(shù)理論，同時，AVC系統(tǒng)也與安全預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)了整合，生成了在線控制與預(yù)警一體化的體系，有助于實現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運行。

我國的電網(wǎng)建設(shè)速度較快，電網(wǎng)的架構(gòu)也處于不斷變化的不穩(wěn)定狀態(tài)中，采用原有的“硬分區(qū)”模式顯然無法適應(yīng)快速發(fā)展的要求，因而，要以“軟分區(qū)”的三級電壓控制模式為設(shè)計理念，由主站控制中心系統(tǒng)和子站系統(tǒng)構(gòu)成，在線進(jìn)行耦合松散的控制區(qū)域劃分，并且實現(xiàn)在線跟蹤電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，在高速電力網(wǎng)絡(luò)下實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和聯(lián)絡(luò)。其中三級電壓是高級控制中心環(huán)節(jié)，它要通過優(yōu)化計算設(shè)定各個區(qū)域的中樞母線電壓值，以供二級電壓使用；二級電壓控制模塊則要實時采集當(dāng)前中樞母線的電壓值，在設(shè)定值和實際運行的差值輸入模型中，進(jìn)行計算并控制，并將數(shù)據(jù)下送給下一級別電壓系統(tǒng)。一級電壓實施閉環(huán)控制，它利用AVR進(jìn)行主站和子站之間的清晰切割，使子站可以獨立地實現(xiàn)本地控制。

3　AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中應(yīng)用

AVC系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)安全應(yīng)用，是在科學(xué)設(shè)計的前提下實施的，它是一個閉環(huán)控制的分層控制系統(tǒng)，可以通過SCADA實時地獲取在線運行數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動分析與計算，并對電壓各監(jiān)測點、廠站、控制設(shè)備等進(jìn)行記錄，從而實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)下的智能建模。其閉環(huán)控制的優(yōu)質(zhì)安全應(yīng)用策略主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。

3.1自動閉鎖的運行系統(tǒng)控制

AVC系統(tǒng)的一級控制是在自動閉鎖的狀態(tài)下實施的，它可以自動過濾信號輸出、輸入過程中的干擾因素及噪聲等，保障調(diào)度人員在無干擾的狀態(tài)下進(jìn)行異常事件的辨析和分析，這種自動閉鎖的狀態(tài)是在主網(wǎng)支撐電壓過低的條件下而實施的，它可以避免主網(wǎng)的無功吸收，從而較大程度上也抑制了主網(wǎng)電壓的崩潰問題。同時，自動閉鎖狀態(tài)控制也發(fā)生于電網(wǎng)設(shè)備控制過程中，它包括對運行設(shè)備的控制以及對備用設(shè)備的控制，在對運行設(shè)備進(jìn)行控制調(diào)節(jié)的過程中，要考慮運行設(shè)備的狀態(tài)以及電氣設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，在自動閉鎖的狀態(tài)下對設(shè)備進(jìn)行信息的自動讀取及分析，以便進(jìn)行電氣設(shè)備檢修和復(fù)位。在對備用設(shè)備進(jìn)行控制的過程中，主要是根據(jù)設(shè)備的開關(guān)刀閘的狀況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥\算，對于備用的熱系統(tǒng)可以在線調(diào)整，而對于備用的冷系統(tǒng)則要自動閉鎖調(diào)整。

3.2AVC系統(tǒng)中心主站的自動化優(yōu)化控制

對于電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中的中心主站點要進(jìn)行合理的預(yù)算，針對10千瓦母線電壓的靈敏度變化情況，采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)控制靈敏度分析方法，進(jìn)行科學(xué)而合理的估算，在估算過程中要注重分析發(fā)電機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的無功電壓特性，防止各種不良的振蕩狀況，以確保優(yōu)化控制的精度和可靠性。

為了防止環(huán)流現(xiàn)象的發(fā)生，還要對并列的變壓器電氣設(shè)備進(jìn)行交替的調(diào)整，要根據(jù)變壓器的運行內(nèi)容及容量等參數(shù)進(jìn)行不同的設(shè)定，合理對變壓器的并列檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之處于同一水平。然而，當(dāng)一臺主變閉鎖而另一臺主變壓器沒有閉鎖時，則不能進(jìn)行并列調(diào)整，要主動規(guī)避檔位不一致的狀態(tài)。同時，我們要對變壓器電氣設(shè)備實施顆粒控制和電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)，減少電氣設(shè)備的運行動作次數(shù)，降低調(diào)節(jié)振蕩的發(fā)生機(jī)率。

3.3AVC系統(tǒng)的總體控制策略應(yīng)用

AVC系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用可以采用基于動態(tài)分區(qū)分級之下的專家控制策略，在電網(wǎng)分層分區(qū)空間解耦的前提下，進(jìn)行AVC系統(tǒng)的優(yōu)化策略控制，它在遵循高電壓水平下無功分層分區(qū)平衡優(yōu)化的原則之下，按響應(yīng)周期在時間上進(jìn)行解耦，這種控制策略可以有效保障電網(wǎng)的全局優(yōu)化和協(xié)調(diào)性能，在模式優(yōu)先級和響應(yīng)周期考慮控制動作次序的同時，盡量防范控制過度或振蕩。

在電網(wǎng)的無功平衡的局域性和分散性特點之下，AVC系統(tǒng)實施對電網(wǎng)的無功分層分區(qū)控制，在自動控制下進(jìn)行空間上的解耦，并對相關(guān)的電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實時的記錄和跟蹤，其具體應(yīng)用策略如下。

3.3.1電網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)

對于電網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)，可以采用區(qū)域電壓控制、就地電壓控制和電壓控制協(xié)調(diào)三個內(nèi)容，其中：區(qū)域電壓控制是區(qū)域電網(wǎng)整體無功平衡的結(jié)果，當(dāng)區(qū)域電壓偏高或偏低時，要調(diào)節(jié)其無功設(shè)備，并盡量少地調(diào)節(jié)設(shè)備的次數(shù)，避免因調(diào)節(jié)而引起的振蕩。就地電壓控制是當(dāng)電壓越限時，則對其無功設(shè)備進(jìn)行啟動調(diào)節(jié)，按照就地電壓策略加以協(xié)調(diào)控制，從而有效消除電壓越限。電壓控制協(xié)調(diào)是依據(jù)“區(qū)域電壓控制＞電壓校正控制”的順序，在個別站點的母線越限時，實施電壓的校正控制，采取自適應(yīng)的電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)。

3.3.2全網(wǎng)自動協(xié)調(diào)控制

這是對電網(wǎng)的空間協(xié)調(diào)和時間協(xié)調(diào)，其中空間協(xié)調(diào)是在電壓無功空間分布狀態(tài)下，自動選擇優(yōu)化控制模式。時間協(xié)調(diào)是利用AVC系統(tǒng)自動設(shè)計混雜控制的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)閉環(huán)控制跟隨時間追蹤電壓無功狀態(tài)，在有序的狀態(tài)下進(jìn)行自動協(xié)調(diào)。

4　避免誤動作的安全系統(tǒng)控制

在AVC系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用過程中，我們要力求實現(xiàn)各數(shù)據(jù)的無縫對接，減少遙控環(huán)節(jié)，從安全起見，可以對AVC系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的篩選和確認(rèn)，盡量避免通信中斷、接點粘連等不良現(xiàn)象，保證各廠站可以依次接入閉環(huán)運行狀態(tài)，從而在減少誤動作的前提下，確保安全性能。

綜上所述，AVC系統(tǒng)在智能、數(shù)字化水平提升的背景下，可以有效提升電網(wǎng)的運行狀態(tài)，對于供電的電能質(zhì)量也有了技術(shù)保證，它可以有效地降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，對于調(diào)節(jié)控制人員的工作強(qiáng)度也有所降低，極大地提高了電網(wǎng)電壓的靜態(tài)穩(wěn)定裕度，實現(xiàn)了全網(wǎng)無功電壓在線優(yōu)化控制和靜態(tài)的安全預(yù)警控制，提升了電網(wǎng)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

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