省地協(xié)調(diào)自動(dòng)電壓控制（AVC）實(shí)現(xiàn)方法的研究

劉偉

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，電力企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也是如此，要想在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，需要確保電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)是確保這一終極目標(biāo)的關(guān)鍵，控制好無(wú)功電壓，并將其優(yōu)化分布，分解協(xié)調(diào)，結(jié)合理論與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行控制，從而有效的提高電網(wǎng)的運(yùn)行能力。區(qū)域電網(wǎng)公司的主要職責(zé)是：經(jīng)營(yíng)管理電網(wǎng)，保證供電安全，規(guī)劃區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展，培育區(qū)域電力市場(chǎng)，管理電力調(diào)度交易中心，按市場(chǎng)規(guī)則進(jìn)行電力調(diào)度。本文主要就地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的原則、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制策略、安全按策略進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹和分析。

【關(guān)鍵詞】電壓自動(dòng)控制；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；控制策略；安全策略

一、電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)和分級(jí)控制

隨著科技的日新月異，電力調(diào)度自動(dòng)化進(jìn)程在不斷推進(jìn)，電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是人們生產(chǎn)和生活的需求，而電壓是確保電能質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，電壓質(zhì)量好，線路的損耗會(huì)相應(yīng)的減少，用電單耗也會(huì)得到降低，這樣，工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們的日常生活得到了保障。電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)則是保證電壓質(zhì)量的關(guān)鍵所在和基本條件。電網(wǎng)電壓無(wú)功自動(dòng)控制AVC系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“AVC系統(tǒng)”）是在各節(jié)點(diǎn)電壓合格、關(guān)口功率因數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對(duì)收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析和計(jì)算，對(duì)在線電壓進(jìn)行優(yōu)化控制，合理調(diào)配主變分接開關(guān)和電容器、發(fā)電機(jī)，通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓無(wú)功優(yōu)化控制，力求電壓質(zhì)量最優(yōu)化，提高輸電效率，降低網(wǎng)損，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，共創(chuàng)和諧社會(huì)。任何一個(gè)產(chǎn)品都有它的衡量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定的指標(biāo)系數(shù)時(shí)，電力才能發(fā)揮最佳效果，電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)是電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償和調(diào)壓手段控制好電壓質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，降低線損。電力系統(tǒng)是一個(gè)繁榮復(fù)雜的系統(tǒng)，AVC系統(tǒng)在控制時(shí)力求使電網(wǎng)無(wú)功潮流最優(yōu)，以電網(wǎng)無(wú)功功率和電壓分布為依據(jù)，對(duì)全系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控，盡可能做到分層分區(qū)最優(yōu)化?；倦妷旱燃?jí)的劃分就是電力系統(tǒng)中發(fā)、輸、變、配、用五個(gè)環(huán)節(jié)中電壓所要遵循的規(guī)矩。地區(qū)電網(wǎng)電壓無(wú)功控制演變?yōu)橐粋€(gè)分級(jí)、分層、復(fù)雜的分布式遞階優(yōu)化控制問(wèn)題。

二、地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)運(yùn)行現(xiàn)狀

（一）地區(qū)電網(wǎng)的低負(fù)荷、高負(fù)荷

電流在流過(guò)變壓器繞組和輸電線路時(shí)，變壓器繞組和輸電線路的電阻是發(fā)熱的，會(huì)損耗能量，降低電壓，當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷重時(shí)，電流會(huì)更大，能量降低會(huì)更多，電壓變低更明顯。在電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，一旦遇到用電的高峰期，電壓的高負(fù)荷可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償不到位，造成電壓不穩(wěn)定，影響電路的輸送質(zhì)量，功率因數(shù)突然下降，影響到靈敏度強(qiáng)的電力設(shè)備，從而可能會(huì)在一定程度上導(dǎo)致地區(qū)電壓崩潰甚至大規(guī)模的斷電。反之，低負(fù)荷狀態(tài)下的電網(wǎng)導(dǎo)致無(wú)功過(guò)剩，長(zhǎng)期小負(fù)荷運(yùn)行，將會(huì)更嚴(yán)重的導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件磨損加劇，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒環(huán)境惡化等導(dǎo)致大修期提前的后果。所以，我們需要對(duì)電網(wǎng)及電力設(shè)備進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的了解和認(rèn)識(shí)。

（二）地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓監(jiān)管不到位

我國(guó)地域廣闊，電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化是一個(gè)受約束、變量大的混合性問(wèn)題?，F(xiàn)階段，地區(qū)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功電壓的監(jiān)管有待改善，僅僅只是依賴人工來(lái)對(duì)無(wú)功電壓進(jìn)行管理，一旦工作人員的專業(yè)知識(shí)不過(guò)硬，僅僅靠自己的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)電壓的流動(dòng)進(jìn)行判斷和操作，很有可能會(huì)出現(xiàn)失誤和延時(shí)，造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。

三、地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)施策略

隨著變電站電力調(diào)度自動(dòng)化的推廣，數(shù)字化、智能化的綜合性變電站被廣泛投入使用，不斷完善、提升硬件和軟件的功能，AVC系統(tǒng)的控制作用才會(huì)更加彰顯。地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)施策略如下：

（一）具體操作規(guī)定

國(guó)內(nèi)的分散控制是以變電站為中心，采用閉環(huán)控制的原理，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的檔位，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功電壓的最優(yōu)化，解決約束條件松弛等問(wèn)題，主站通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)對(duì)電網(wǎng)全局運(yùn)行的電壓、無(wú)功功率、功率因數(shù)等方面進(jìn)行監(jiān)管和綜合優(yōu)化處理，通過(guò)變壓器分接開關(guān)和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切發(fā)出指令，力求排除任何異常情況，將地區(qū)電網(wǎng)的損耗降至最低，實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)優(yōu)化和自動(dòng)控制。

（二）地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)的大體改造

電力調(diào)度是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)外供電及各項(xiàng)電力生產(chǎn)工作有序運(yùn)行的保障，是以計(jì)算機(jī)為核心的電網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的規(guī)模越大，監(jiān)視、控制的功能就越復(fù)雜，地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)同步運(yùn)行，后者是前者的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，二者再結(jié)合數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，對(duì)變電站和電容器發(fā)出指令，變電站子站中KV母線電壓采樣要與RTU裝置送省調(diào)的母線電壓采樣同源，確保數(shù)值保持一致，變電站AVC子站中廠用母線電壓采樣宜采用電壓變送器或者具備濾諧波功能的測(cè)控裝置，合理選擇高壓廠變有載調(diào)壓的檔位等等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的大體改造，力求電網(wǎng)電壓優(yōu)化分布。

（三）邏輯改造

我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)以一橫（三峽至常州±500伏直流輸變電工程）、一縱（三峽至廣東±500千伏直流輸電工程）為骨干架構(gòu)基本成型。控制邏輯改造的重點(diǎn)是找到下達(dá)指令的機(jī)組邏輯接口，從機(jī)組DCS系統(tǒng)采集信號(hào)的所有通道保持開放，搭建必要的投入、切除邏輯，涵括條件判斷、操作界面、記錄等等。邏輯改造是在對(duì)無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)分層次、分區(qū)域控制的前提下，對(duì)控制結(jié)構(gòu)采取相對(duì)應(yīng)的控制骨架，結(jié)合分散協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力全網(wǎng)的層級(jí)（協(xié)調(diào)層級(jí)和各變電站間的執(zhí)行層）、全面的統(tǒng)籌和改造，控制電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)得以優(yōu)化。

（四）培訓(xùn)高素質(zhì)工作人員

現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)飛速發(fā)展的高科技社會(huì)，各個(gè)領(lǐng)域及各個(gè)行業(yè)都需要具備專業(yè)素質(zhì)的綜合性人才。專業(yè)人才，是通過(guò)學(xué)習(xí)接受某方面技術(shù)知識(shí)，熟悉相關(guān)技術(shù)知識(shí)，具備該專業(yè)技術(shù)能力的突出人員。

總結(jié)：綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，電力企業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，必須從自身的實(shí)際情況出發(fā)，開創(chuàng)新路徑，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化和改革，形成無(wú)功電壓控制閉環(huán)，采用科學(xué)的技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)管，找到合適自己企業(yè)發(fā)展的道路，減少能量損耗，提高電能使用率，保證電力系統(tǒng)的安全，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，使電力企業(yè)逐步走向智能化、自動(dòng)化，不斷推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，便利人們的生產(chǎn)和生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚昕.淺談地區(qū)電網(wǎng)電壓自動(dòng)控制（AVC）系統(tǒng)[J].科技與創(chuàng)新，2015（17）：75.

[2]祁麟.區(qū)域電網(wǎng)電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2014.

[3]王浩.地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）在邢臺(tái)電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[4]張玲，劉簫.地區(qū)電網(wǎng)電壓自動(dòng)控制（AVC）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電工技術(shù)，2011（06）：33-35.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)太原供電公司）