地區(qū)電力調(diào)度自動(dòng)化AVC閉環(huán)控制安全策略

郭世恩

摘 要： 電力已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ?、工作過(guò)程中所不可或缺的一部分，而用電設(shè)備種類以及規(guī)格的不斷增加使得系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓控制的復(fù)雜性與難度極大的增加了，對(duì)地區(qū)電力調(diào)度AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理進(jìn)行了闡述，指出了其在應(yīng)用過(guò)程中所應(yīng)該注意的安全問(wèn)題，提出了相應(yīng)的安全對(duì)策。

關(guān)鍵詞： AVC；電力調(diào)度自動(dòng)化；無(wú)功電壓；閉環(huán)控制；安全策略

1引言

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展居民與生產(chǎn)用電的量在逐年增加，用電負(fù)載設(shè)備的增多使得對(duì)供電設(shè)備電壓控制的要求越來(lái)越高，優(yōu)良的供電設(shè)備可以為用戶提供高質(zhì)量的、穩(wěn)定的供電電壓。AVC是一種電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)控制技術(shù)，能夠在電網(wǎng)負(fù)載波動(dòng)的情況下有效的提高功率因數(shù)，降低功率損耗，能夠在很大程度上保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。AVC技術(shù)可以普遍應(yīng)用于已經(jīng)進(jìn)行過(guò)電網(wǎng)改造的地區(qū)，通過(guò)應(yīng)用推廣可以普遍提高該地區(qū)電網(wǎng)綜合管理的水平，提高電網(wǎng)管理的效率，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2 AVC系統(tǒng)（電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)）

AVC電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)來(lái)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的無(wú)功電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)對(duì)電網(wǎng)中廣域分布的無(wú)功設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，通過(guò)協(xié)調(diào)與控制能夠在很大程度上保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，并且能夠?yàn)橛脩籼峁└臃€(wěn)定的電壓。 而地區(qū)電力調(diào)度自動(dòng)化AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)與AVC系統(tǒng)類似是通過(guò)對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或者是SCADA系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)的分析，將該地區(qū)的電網(wǎng)從變電站開(kāi)始向外延伸分解。系統(tǒng)可以對(duì)各場(chǎng)站的母線電壓、全網(wǎng)功率因數(shù)等諸多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并且能夠根據(jù)上述參數(shù)結(jié)合省調(diào)端指令來(lái)對(duì)各個(gè)廠站的無(wú)功電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，通過(guò)對(duì)變壓器與電容器的控制調(diào)整即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)電壓的優(yōu)化控制。地調(diào)AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)、 廠站及設(shè)備控制出口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集接口等主要的功能模塊組成。通過(guò)對(duì)電壓的無(wú)功控制算法，能夠充分的保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)性，越來(lái)越多的地區(qū)電網(wǎng)開(kāi)始采用這一網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制系統(tǒng)，極大的提高了電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)化控制的水平，減少了人為誤操作所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖 1地調(diào)AVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 AVC系統(tǒng)工作原理

AVC 系統(tǒng)可以通過(guò)PAS網(wǎng)絡(luò)模型獲取到電網(wǎng)無(wú)功電壓的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上可以獲取電網(wǎng)無(wú)功電壓的相關(guān)數(shù)據(jù)并能夠?qū)Υ诉M(jìn)行進(jìn)一步的分析和計(jì)算，并可以通過(guò)SCADA 系統(tǒng)通過(guò)遙控的方式來(lái)下達(dá)指令，進(jìn)而能夠?qū)θW(wǎng)的無(wú)功電壓起到優(yōu)化的作用?？梢詫⒄麄€(gè)系統(tǒng)看作為一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。在220千伏主高壓變壓側(cè)，AVC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)省市以及地區(qū)的電網(wǎng)進(jìn)行分層，并可以對(duì)地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部分區(qū)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)可以對(duì)控制設(shè)備以及廠站進(jìn)行相應(yīng)的層次記錄，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模型可以為不同的記錄建立相關(guān)性的連接，讓不同的記錄關(guān)聯(lián)起來(lái)。 AVC系統(tǒng)主要是同EMS系統(tǒng)協(xié)同來(lái)工作。二者所形成的統(tǒng)一的控制主體采用了新的增量模型的更新技術(shù)，可以建立目前以及設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控模型并自行進(jìn)行驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化建模的整個(gè)過(guò)程。該控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。。

圖 2控制模型的層次結(jié)構(gòu)圖

4 AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)安全策略

4.1 自動(dòng)閉鎖方面安全控制策略

系統(tǒng)在自動(dòng)閉鎖方面的安全策略應(yīng)當(dāng)需要最大限度的減少系統(tǒng)的輸入以及輸出環(huán)節(jié)所可能存在的干擾，并且盡量采取措施來(lái)降低由于上述干擾所造成的安全隱患，最大限度的保障安全策略的有效性，并且能夠在一定程度上減輕工作人員的負(fù)擔(dān)。由于支撐網(wǎng)電壓過(guò)低所造成的自鎖情況非常的普遍。如果主電網(wǎng)的電壓過(guò)低，系統(tǒng)會(huì)迅速自鎖并調(diào)節(jié)器主分接頭， 然后將電容器投接到110kV 和 35kV 變電站，進(jìn)而避免對(duì)分接頭的進(jìn)一步調(diào)節(jié)，能夠有效的抑制從主電網(wǎng)中吸收無(wú)功功率，避免主電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)。設(shè)備控制也是極易出現(xiàn)自鎖的環(huán)節(jié)之一，AVC系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備處于檢修狀態(tài)，那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的獲取設(shè)備檢修的參數(shù)，并執(zhí)行自鎖，直到人工解除自鎖實(shí)現(xiàn)復(fù)位為止。如果控制設(shè)備處于備用狀態(tài)，系統(tǒng)則會(huì)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳僮?，并?duì)設(shè)備的備用狀態(tài)進(jìn)行檢查。如果設(shè)備屬于冷備用狀態(tài)則會(huì)執(zhí)行自動(dòng)閉鎖，如果處于熱備用狀態(tài)則會(huì)通過(guò)在線控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制。此外系統(tǒng)還要對(duì)所下達(dá)的命令的時(shí)間頻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)避免過(guò)頻或者過(guò)少次數(shù)的命令下達(dá)。雖然控制周期應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況但是其周期一般不得大于5分鐘。設(shè)備動(dòng)作的頻度也要在規(guī)定允許的范圍之內(nèi)進(jìn)行，避免過(guò)頻繁的操作對(duì)設(shè)備造成損傷。

4.2 變電站方面安全控制策略

主站端的安全控制是防止出現(xiàn)投切振蕩、提升控制效果有效手段之一，通常包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

①為了確保地區(qū)分區(qū)中的母線的電壓能夠滿足既定的要求，可以對(duì)各級(jí)母線采取不同優(yōu)先級(jí)控制的策略。如果滿足條件，還可以通過(guò)主變分接頭和投退補(bǔ)償電容器兩種方式來(lái)對(duì)母線的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)母線電壓的優(yōu)化控制。

②為了保障電網(wǎng)電壓以及功率因數(shù)滿足既定的要求，需要對(duì)電網(wǎng)中的無(wú)功電壓進(jìn)行調(diào)整，可以通過(guò)對(duì)分區(qū)母線電壓采取適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，?shí)現(xiàn)電網(wǎng)無(wú)功電壓的穩(wěn)定性。地調(diào)AVC控制系統(tǒng)可以按照人的意愿對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)整控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)逆調(diào)壓、順調(diào)壓等多種的電壓設(shè)置的方式。

③功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，如果地調(diào)AVC系統(tǒng)處于獨(dú)立運(yùn)行的模式，那么系統(tǒng)的功率因數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足既定考核曲線的要求，如果處于地調(diào)和省調(diào)二者同時(shí)運(yùn)行的模式下，需要對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)整以滿足省調(diào)下發(fā)指令。

④對(duì)變電站的控制可以通過(guò)對(duì)電容器等設(shè)備的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中要充分的考慮到電容器的投切順序 、次數(shù)、補(bǔ)償容量等多個(gè)方面對(duì)變電站的影響，然后借助相應(yīng)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行控制。比如在對(duì)同一母線上的電容器進(jìn)行控制的時(shí)候，如果電容器的容量不同則需要根據(jù)不同的電容器來(lái)對(duì)控制效果進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。如果電容器的容量都是相同的，那么需要根據(jù)循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行投切，讓動(dòng)作的次數(shù)始終保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。如果通過(guò)預(yù)估投償?shù)碾娙萜骺赡軙?huì)導(dǎo)致母線上的電壓超過(guò)所允許的范圍之時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可以對(duì)主變運(yùn)行的檔位進(jìn)行調(diào)整，然后再對(duì)電容器進(jìn)行投退。同時(shí)還能夠根據(jù)電容串抗率來(lái)對(duì)調(diào)配的順序進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果主線上沒(méi)有SVC，并且此時(shí)電抗與電容處于同一母線，應(yīng)當(dāng)避免這兩種設(shè)備的同時(shí)投入。

⑤在對(duì)非可連續(xù)調(diào)節(jié)的無(wú)功設(shè)備進(jìn)行調(diào)整的過(guò)程中，在算法選擇的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量選擇潮流算法或者是靈敏度算法，對(duì)于可連續(xù)調(diào)節(jié)的無(wú)功設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程中，需要采用系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，來(lái)對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。

4.3 數(shù)據(jù)方面的安全控制

在使用AVC系統(tǒng)的過(guò)程中要保障各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)之間交換通常。良好的數(shù)據(jù)交互能夠?qū)⑹謩?dòng)遙控指令的發(fā)送減少，因而可以在一定程度上避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。對(duì)于遙控關(guān)系可以通過(guò)查閱關(guān)系表來(lái)對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，然后通過(guò)人為的檢查，以保障AVC系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)還要能夠?qū)ψ儔浩骱碗娙萜鞯姆纸宇^進(jìn)行遙控操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的閉鎖功能，以確保系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)制定相應(yīng)的調(diào)度策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓的科學(xué)控制，確保系統(tǒng)的安全性。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的介紹通過(guò)在電力控制系統(tǒng)中采用AVC系統(tǒng)可以有效的保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。本文從自動(dòng)閉鎖、 變電站、 數(shù)據(jù)等方面較為全面的建立起了地區(qū)電力調(diào)度自動(dòng)化AVC閉環(huán)控制的安全策略，能夠在一定程度上使得系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的供電電壓。■

參考文獻(xiàn)

[1]電力調(diào)度自動(dòng)化應(yīng)用及改進(jìn)措施分析[J]. 王學(xué).現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息. 2017（14）.

[2]探討電力調(diào)度自動(dòng)化實(shí)踐的科學(xué)優(yōu)化及應(yīng)用[J]. 王磊.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化. 2017（15）.