AVC系統(tǒng)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司新邵縣供電分公司 湖南 新邵 422900)

一、引言

作為電力運行質(zhì)量的重要參數(shù)指標，電壓的穩(wěn)定性與否，關(guān)系著整個電網(wǎng)的安全運行。傳統(tǒng)的人工調(diào)節(jié)控制方式，勢必導致電壓在傳輸過程中，出現(xiàn)一定的無功功率損耗，導致供電存在不足，給電網(wǎng)的供電質(zhì)量帶來不利的影響。AVC系統(tǒng)的應用，可以根據(jù)電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)，確保電壓始終處于最佳狀態(tài)，降低了電網(wǎng)的功率損耗。因此，研究分析AVC系統(tǒng)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用具有重要的現(xiàn)實意義。

二、AVC 系統(tǒng)概述

(一)AVC 系統(tǒng)工作原理。電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)(AVC系統(tǒng))是一個處于動態(tài)變化的，閉環(huán)的控制系統(tǒng)。它利用調(diào)度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了對電網(wǎng)中各節(jié)點實時數(shù)據(jù)信息的采集，然后對采集到的數(shù)據(jù)匯總、分析和處理，并結(jié)合電網(wǎng)中不同節(jié)點的電壓、關(guān)口功率等參數(shù)，站在整個電網(wǎng)的角度實現(xiàn)對電壓無功功率的調(diào)節(jié)，已達到減少主變分接開關(guān)會對該電網(wǎng)節(jié)點的調(diào)節(jié)作用，降低了電壓電容器的投切次數(shù)，有效的降低了輸電線路的損耗。

(二)AVC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。組成AVC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有三級，三級結(jié)構(gòu)具體體現(xiàn)如下：

(1)一級控制結(jié)構(gòu)：主要由廠站側(cè)AVC 控制裝置組成，它不僅可以根據(jù)電力調(diào)度的要求值進行電壓控制，而且還能依據(jù)逆調(diào)壓原則自動的制定母線電壓計劃，從而達到對電網(wǎng)的電壓進行校正和控制的目的，維持了電網(wǎng)在無功功率狀態(tài)下處于平衡。

(2)二級控制結(jié)構(gòu)：主要是地區(qū)系統(tǒng)構(gòu)建而成，位于各地區(qū)的AVC子系統(tǒng)，根據(jù)上一級調(diào)度中心的指令要求，包括母線電壓的調(diào)節(jié)值、功率考核指標、并聯(lián)補償裝置等，實現(xiàn)對無功電壓的控制。從而使得電網(wǎng)中的無功補償功率負荷電網(wǎng)電壓正常運行的要求。

(3)三級控制結(jié)構(gòu)：主要是省網(wǎng)調(diào)度中心構(gòu)建而成，它站在整個電網(wǎng)的角度，結(jié)合當前電網(wǎng)的實際情況，對電廠高壓母線電壓、變電站變壓器分接頭以及并聯(lián)無功補償裝置的投切狀態(tài)進行計算，并調(diào)節(jié)優(yōu)化。此外，三級控制結(jié)構(gòu)還會將相關(guān)的指標調(diào)度指令，利用通信系統(tǒng)下發(fā)到電廠執(zhí)行。

三、AVC系統(tǒng)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中應用實例分析

某市電網(wǎng)系統(tǒng)，共計擁有變電站56座，為了確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，本變電站引入了OPEN3000系統(tǒng)實現(xiàn)對整個電網(wǎng)設(shè)備的遠程監(jiān)控，同時采用手動調(diào)節(jié)的方式對電壓進行調(diào)節(jié)。但是在實際運行過程中，還存在以下問題：

(1)相關(guān)電網(wǎng)工作人員需要對監(jiān)控系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，但監(jiān)控信息量較為龐大。 此外，電網(wǎng)工作人員不僅需要配合電氣設(shè)備的檢修工作，而且需要對每日出現(xiàn)變化的電壓進行逐條檢查，工作強度較大且很容易發(fā)生失誤，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

(2)在對本市電網(wǎng)系統(tǒng)運行監(jiān)控過程中，上報的主站信息較多，導致電壓即便出現(xiàn)了異常，也只是發(fā)出異常警告，導致相關(guān)監(jiān)控人員無法對異常電壓進行及時的調(diào)節(jié)，給電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行埋下了隱患。

(3)在對電網(wǎng)的電壓進行調(diào)節(jié)的過程中，相關(guān)管理人員大多憑借過往的工作經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)，缺乏電壓調(diào)節(jié)的科學性分析和判斷。

(4)在對電壓調(diào)節(jié)的過程中，無法站在全網(wǎng)的角度對電網(wǎng)進行優(yōu)化，只能對電網(wǎng)的局部電壓進行調(diào)節(jié)和控制，并不能真正的實現(xiàn)避免無功功率損耗的問題。

為了解決以上問題，本工程計劃在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中引入AVC系統(tǒng)，提高系統(tǒng)電壓的自動調(diào)節(jié)控制能力，降低相關(guān)管理人員的工作量，保障本市電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

四、系統(tǒng)主要功能及控制模式

通過AVC系統(tǒng)的應用，在保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對母線電壓和變電站關(guān)口功率因數(shù)的控制，降低了電網(wǎng)系統(tǒng)的無功傳輸，避免了電網(wǎng)產(chǎn)生損耗。本市引入的AVC系統(tǒng)主要具有以下兩種控制模式：

(一)地調(diào)AVC區(qū)域就地控制模式?；谠摲N模式下，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)不僅可以對區(qū)域內(nèi)的母線電壓越限進行調(diào)整，而且還能實現(xiàn)對無功電壓和200kV母線電壓的調(diào)整控制。其主要工作原理是：當系統(tǒng)檢查到母線電壓出現(xiàn)越限問題之后，會根據(jù)具體的電壓越限情況以及站內(nèi)的無功值，對電容器的投切、變壓器檔位的升降進行調(diào)節(jié)，從而達到實現(xiàn)電網(wǎng)自動化調(diào)度的目的。此外，在電網(wǎng)調(diào)節(jié)完成之后，AVC系統(tǒng)會將變電站所對應的遙控成功信號發(fā)送到告警窗口，以提醒相關(guān)的工作人員。

(二)省地調(diào)協(xié)調(diào)控制模式。首先利用省調(diào)電網(wǎng)的AVC系統(tǒng)行，對發(fā)電廠的發(fā)電機組的無功功率進行調(diào)節(jié)控制，并結(jié)合地調(diào)AVC區(qū)域的控制系統(tǒng)，確保220kV及以上變電站的母線電壓處于正常范圍內(nèi)。通過省地調(diào)AVC系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制作用，可以實現(xiàn)對發(fā)電廠發(fā)電機組的無功處理進行科學合理的分配，并降低不同地區(qū)不同電壓等級之間的無功傳輸損耗，降低本市電網(wǎng)的損耗，提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。

(三)系統(tǒng)建設(shè)的優(yōu)點。本市電網(wǎng)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，引入了AVC系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)，兩者搭建的軟件支撐平臺，首先通過PAS網(wǎng)絡建模對本市電網(wǎng)進行了模型建立，并借助SCADA系統(tǒng)所獲得的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，然后根據(jù)在線分析計算所得的結(jié)果，對本市電網(wǎng)當中的變電站(無功補償裝置、變壓器等設(shè)備)進行監(jiān)控、管理和控制，達到了AVC系統(tǒng)的優(yōu)化控制以及閉環(huán)運行目的。自從本市應用AVC系統(tǒng)以來，有效的提升了電網(wǎng)監(jiān)控的水平，具體優(yōu)點如下所示：

(1)通過PAS網(wǎng)絡所建立的電網(wǎng)模型，以及SCADA技術(shù)所建立的變電站接線圖，有效的提升了電網(wǎng)工作人員的工作效率，減輕了其電網(wǎng)維護工作的工作量。

(2)利用SCADA技術(shù)對電網(wǎng)的遙測、遙信數(shù)據(jù)進行實時的采集、分析和處理，有效的避免了錯誤信息對AVC系統(tǒng)的干擾。

(3)在進行數(shù)據(jù)庫配置過程中，充分結(jié)合了當前電氣設(shè)備的運行狀況，限制了設(shè)備在單位時間內(nèi)的動作次數(shù)，避免了設(shè)備因為頻繁動作而產(chǎn)生損壞。

(4)系統(tǒng)在運行過程中，采用開環(huán)和閉環(huán)兩種方式。并在系統(tǒng)正式運行之前，采用人工的方式對系統(tǒng)的運行進行干擾，檢查變電站無功補償裝置和有載調(diào)壓裝置是否按照系統(tǒng)設(shè)計的要求進行動作，在確保了系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)下運行之后，再進行閉環(huán)運行。

五、結(jié)束語

綜上所述，為了滿足各行各業(yè)日益增長的電力需求，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的電力調(diào)度方式不僅工作效率差較低，而且穩(wěn)定性較差，已經(jīng)無法滿足電力系統(tǒng)的需要。本文通過對AVC系統(tǒng)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用實例分析，說明了AVC系統(tǒng)不僅可以降低相關(guān)電力工作人員的工作量，而且還能實現(xiàn)對電網(wǎng)的有效調(diào)度控制，保障了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性，提升了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，推動了電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。