AVC快速診斷工具及應(yīng)用研究

莫 玲， 徐 艷

(1. 珠海供電局，廣東 珠海 519000；2. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅速，已進(jìn)入大電網(wǎng)、大機(jī)組、西電東送、南北互濟(jì)和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的嶄新發(fā)展階段，供電量已經(jīng)基本可以滿足我們國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需求。與此同時(shí)，如何保證電能質(zhì)量成為日益突出的問(wèn)題。

電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，如果電壓過(guò)高，會(huì)危及設(shè)備的安全；反之，會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。電壓能否維持在合格的范圍內(nèi)，不僅影響電力工業(yè)本身的安全，而且關(guān)系到千家萬(wàn)戶。改善電壓質(zhì)量是節(jié)能的有效措施，也是防止電壓崩潰，提高安全運(yùn)行水平的重要條件[1]。

電壓和無(wú)功功率的分布有著密不可分的關(guān)系。在許多情況下，無(wú)功功率是造成電網(wǎng)線路與變壓器上電壓損失和有功損耗的主要原因；因此，合理地調(diào)節(jié)無(wú)功功率，對(duì)于提高電壓質(zhì)量、降低系統(tǒng)網(wǎng)損具有重要意義[2]。

電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制(AVC)是目前電壓/無(wú)功控制中追求的最高級(jí)形式。它集安全性和經(jīng)濟(jì)性于一體，可實(shí)現(xiàn)安全約束下的經(jīng)濟(jì)的閉環(huán)控制，被公認(rèn)為是電力系統(tǒng)調(diào)度控制發(fā)展的最高階段。AVC是指通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化SDADA系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的四遙(即遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè))數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析和計(jì)算，在確保電網(wǎng)與設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，以各節(jié)點(diǎn)電壓合格、關(guān)口功率因數(shù)合格為約束條件，從全網(wǎng)角度進(jìn)行在線無(wú)功/電壓優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備合理投入和無(wú)功功率分層就地平衡與電壓穩(wěn)定的綜合優(yōu)化目標(biāo)[3-5]。

1 AVC分析診斷現(xiàn)狀

當(dāng)AVC系統(tǒng)或者局部調(diào)節(jié)出現(xiàn)異常時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)迅速分析和診斷異常原因，盡快恢復(fù)自動(dòng)調(diào)壓功能。

AVC的分析診斷主要由供電局的調(diào)度值班人員和自動(dòng)化維護(hù)人員完成。事實(shí)上，AVC大部分故障和異常信息直接告警，由值班人員進(jìn)行分析和診斷，當(dāng)異常原因不明時(shí)(如涉及到算法運(yùn)算規(guī)則或者一些特定規(guī)則)，由調(diào)度值班人員對(duì)模型參數(shù)、運(yùn)行日志和其他調(diào)試信息進(jìn)行分析，完成診斷。如果仍不能解決，則需要交由廠家的技術(shù)支持或者研發(fā)人員來(lái)進(jìn)行分析診斷。可見(jiàn)，隨著系統(tǒng)規(guī)模和程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度的上升，自動(dòng)化維護(hù)人員和值班人員故障分析和處理越來(lái)越困難，耗時(shí)長(zhǎng)且難度大。

國(guó)外目前尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)[6]敘述了保定地調(diào)AVC系統(tǒng)在日常維護(hù)及運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障及其處理方法。這些故障的處理方法只是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，主要涉及AVC的各種參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，未涉及AVC策略問(wèn)題，也未提供有效的工具進(jìn)行AVC故障診斷，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)診斷故障，對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)水平要求較高。

文獻(xiàn)[7]介紹了貴州電網(wǎng)AVC系統(tǒng)控制策略，分析了運(yùn)行中存在的問(wèn)題，包括網(wǎng)省協(xié)調(diào)配合問(wèn)題、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)電廠無(wú)功分配問(wèn)題、地區(qū)電網(wǎng)AVC策略不合理以及地區(qū)電網(wǎng)AVC與省調(diào)主站AVC策略不匹配，提出了解決措施，提高了無(wú)功電壓安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。這些問(wèn)題只是涉及了AVC的策略問(wèn)題，并未涉及AVC的日常維護(hù)問(wèn)題，未涉及減輕維護(hù)人員排查AVC問(wèn)題的勞動(dòng)強(qiáng)度等問(wèn)題。

文獻(xiàn)[8]介紹邯鄲地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制(AVC)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，結(jié)合當(dāng)前AVC系統(tǒng)運(yùn)行情況，從無(wú)功設(shè)備動(dòng)作明顯增加、變壓器關(guān)口無(wú)功倒送不明顯和變壓器分頭自動(dòng)調(diào)節(jié)不成功等方面分析AVC系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并提出有針對(duì)性的措施。同樣的，問(wèn)題只是涉及了AVC的策略問(wèn)題，并未涉及AVC的日常維護(hù)問(wèn)題，未涉及減輕維護(hù)人員排查AVC問(wèn)題的勞動(dòng)強(qiáng)度等問(wèn)題。

文獻(xiàn)[9]介紹了AVC系統(tǒng)的概況，著重分析了在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)比較常見(jiàn)的問(wèn)題：在AVC系統(tǒng)操作中容易操作失敗；AVC設(shè)備經(jīng)常異常閉鎖；不得不頻繁地進(jìn)行人工干預(yù)和AVC系統(tǒng)使用后，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生輸出的電壓不合格的現(xiàn)象。針對(duì)上述問(wèn)題提出了以下建議：1)保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；2)完善AVC系統(tǒng)的運(yùn)行管理；3)優(yōu)化AVC系統(tǒng)的設(shè)備管理；4)加強(qiáng)AVC系統(tǒng)的操作管理。本文研究?jī)H僅涉及AVC日常維護(hù)中由于閉鎖而不進(jìn)行控制的問(wèn)題。

綜上所述，為了使AVC運(yùn)行維護(hù)和使用更加方便，研究出現(xiàn)異常后如何實(shí)現(xiàn)快速診斷，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的工具，具有十分重要的意義。

2 快速診斷工具研究

2.1 研究方案

本文通過(guò)深入分析AVC系統(tǒng)常見(jiàn)的故障類型及人工分析診斷過(guò)程，采用分類分析的方法，研發(fā)了一套AVC快速診斷分析工具。通過(guò)該工具可協(xié)助技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)快速診斷，降低自動(dòng)化維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度和技術(shù)難度，提高維護(hù)人員的工作效率，減少技術(shù)人員的維護(hù)壓力，有利于技術(shù)人員快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位，從而解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)，保證AVC穩(wěn)定運(yùn)行，提高電壓合格率。

總體設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 AVC快速診斷工具流程圖

本方案提出通過(guò)人機(jī)界面以直觀方式展示AVC的各種運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行信息，方便用戶進(jìn)行查詢分析AVC運(yùn)行狀況，定位AVC問(wèn)題等工作。其關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)如下。

1)制定一套AVC的故障診斷定位規(guī)則。對(duì)不同的故障類型應(yīng)進(jìn)行不一樣的診斷，并進(jìn)行合理的分析和定位。

2)根據(jù)故障類型，通過(guò)診斷規(guī)則獲取不同的運(yùn)行信息和參數(shù)。

3)故障分析和系統(tǒng)維護(hù)人員通過(guò)快速診斷工具的人機(jī)界面對(duì)故障進(jìn)行分析定位，能夠美觀、清晰地將相關(guān)信息、數(shù)據(jù)展示出來(lái)。人機(jī)瀏覽界面通過(guò)文件的方式展示，符合自動(dòng)化人員和調(diào)度員的使用習(xí)慣。

2.2 設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

2.2.1 AVC故障分類及分析處理

根據(jù)故障本身的特點(diǎn)，并結(jié)合其對(duì)應(yīng)的運(yùn)行文本信息源，制定出合理的故障診斷策略(見(jiàn)表1)。具體診斷處理方法如下。

1)故障類型。AVC的故障可按級(jí)別分為3種：系統(tǒng)級(jí)錯(cuò)誤，一般是由模型參數(shù)或者程序本身等異常最終導(dǎo)致的；廠站級(jí)錯(cuò)誤，由于廠站內(nèi)存在設(shè)備參數(shù)錯(cuò)誤或者其他原因最終導(dǎo)致廠站級(jí)錯(cuò)誤；監(jiān)控點(diǎn)級(jí)錯(cuò)誤，不具備可以調(diào)節(jié)的設(shè)備導(dǎo)致有監(jiān)控點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓或者無(wú)功越限不能正常調(diào)節(jié)的監(jiān)控點(diǎn)級(jí)錯(cuò)誤。其中，系統(tǒng)級(jí)的錯(cuò)誤影響最大、最嚴(yán)重，而監(jiān)控點(diǎn)級(jí)的錯(cuò)誤影響最小，但是出現(xiàn)概率最高。

2)故障信息定位。AVC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性特性要求系統(tǒng)功能安全穩(wěn)定且易于維護(hù)，為了不影響實(shí)際的實(shí)時(shí)運(yùn)行，在功能設(shè)計(jì)時(shí)按系統(tǒng)級(jí)和廠站級(jí)提供了各種調(diào)試信息及AVC運(yùn)行信息的輸出接口，以文件的形式存放。不同的故障信息存放在不同的文件中。

表1 AVC故障分類及診斷處理方法

3)診斷分析。根據(jù)故障類型和故障信息文件，以及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和故障診斷方法，定位故障信息，并進(jìn)行診斷分析。

4)故障處理。根據(jù)故障診斷結(jié)果，對(duì)故障進(jìn)行處理，消除故障，恢復(fù)正常。

2.2.2 程序設(shè)計(jì)

珠海供電局調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(DF8003E)平臺(tái)是一個(gè)開(kāi)放性的平臺(tái)，提供了良好的外部接口便于用戶添加、修改功能。AVC自動(dòng)診斷工具就是在DF8003 E平臺(tái)開(kāi)放接口的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。

AVC自動(dòng)診斷工具采用C++、QT語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，并且跨操作系統(tǒng)。

AVC自動(dòng)診斷工具能夠?qū)Ξ?dāng)日AVC運(yùn)行日志的實(shí)時(shí)查看，保證實(shí)時(shí)刷新最新生成的運(yùn)行信息。自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)間，當(dāng)展示內(nèi)容的時(shí)間與系統(tǒng)的時(shí)間超過(guò)AVC的1個(gè)運(yùn)算周期時(shí)，則根據(jù)顯示的當(dāng)前文件，自動(dòng)刷新最新的日志信息內(nèi)容。流程圖如圖2所示。

圖2 程序工作流程圖

2.3 應(yīng)用與改進(jìn)

本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的AVC快速診斷分析工具在珠海供電局進(jìn)行了應(yīng)用，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況和客戶改進(jìn)意見(jiàn)進(jìn)行了多次改進(jìn)，具體主要改進(jìn)功能如下。

1)歷史信息查詢功能。能夠查詢歷史運(yùn)行日志，可以定位任意一天的運(yùn)行信息。在運(yùn)行界面上能夠選擇歷史的某一天，選擇某一廠站，可以查看該廠站的選定日期的運(yùn)行日志，從而可以查詢歷史某一天所有廠站的運(yùn)行信息，方便查詢歷史故障。

2)關(guān)鍵字查詢定位功能。目前，AVC系統(tǒng)每天每個(gè)廠站的運(yùn)行日志信息量都很大，而AVC系統(tǒng)運(yùn)行日志是AVC包含所有系統(tǒng)、區(qū)域和廠站的運(yùn)行信息日志，信息量更大；因此，本研究設(shè)計(jì)并提供了關(guān)鍵字查詢功能，并在此基礎(chǔ)上提供靈活、方便的篩選組合功能(關(guān)鍵字、大小寫(xiě)、某一時(shí)間段組合查詢)，同時(shí)對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行顯著標(biāo)注(如顏色標(biāo)注等)，使大量數(shù)據(jù)下的信息篩選、信息定位更加快速和準(zhǔn)確，工作效率得到很大提高。

3)所有節(jié)點(diǎn)查詢功能。AVC的運(yùn)行日志不僅在AVC主服務(wù)器上的調(diào)度員界面上查詢，也可以在網(wǎng)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的調(diào)度員界面上查詢，這樣使得AVC維護(hù)工作可以不在AVC服務(wù)器上完成，從而更好地保證了AVC服務(wù)的正常運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

采用AVC快速診斷分析工具可減輕維護(hù)人員工作量，提高工作效率，縮短自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，解決了AVC的維護(hù)依賴維護(hù)人員的水平與素質(zhì)的狀況。應(yīng)用結(jié)果表明，使用該工具大大的提高了珠海用戶分析和處理AVC故障的時(shí)間和效率，得到了用戶的高度認(rèn)可。

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