探討智能電網(wǎng)無功電壓自動(dòng)控制AVC系統(tǒng)

鄧燕輝

摘要：為電力用戶供應(yīng)優(yōu)質(zhì)、安全和經(jīng)濟(jì)的電能是電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的基本目標(biāo)。電壓對(duì)電能質(zhì)量有很重要的影響，電壓過低或者過高都會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的使用壽命和工作效率產(chǎn)生影響，不僅如此，電壓還會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因此，減小電壓的波動(dòng)幅度，使電壓維持在正常范圍十分重要。目前已經(jīng)有法國(guó)、意大利、西班牙等歐洲國(guó)家，分析了各國(guó)的綜合情況，根據(jù)各國(guó)的實(shí)際需要，采用不同的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的功能。在電力系統(tǒng)中電壓和無功功率聯(lián)系密切，但是，電壓和無功功率的綜合應(yīng)用的整合情況很復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);無功控制系統(tǒng);AVC

1整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的無功電壓?jiǎn)栴}日益突出，主要表現(xiàn)在電壓合格率較低、電壓監(jiān)視點(diǎn)眾多、日常調(diào)壓任務(wù)繁重、無功電壓關(guān)系復(fù)雜、人工調(diào)壓難度系數(shù)大、無功功率不合理以及流動(dòng)不利于電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。因此，設(shè)計(jì)了基于AVC的電網(wǎng)變電自動(dòng)控制系統(tǒng)。其主要作用是提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性，確保電網(wǎng)安全;提升電壓的合格率，保證優(yōu)質(zhì)的電力輸送;降低系統(tǒng)的網(wǎng)損，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

該系統(tǒng)主要有4個(gè)功能：建模與數(shù)據(jù)源、控制功能、人機(jī)界面、歷史查詢。為了網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)和維護(hù)方便，使用SCADA/EMS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模與數(shù)據(jù)量測(cè)，通過實(shí)時(shí)拓?fù)浞謪^(qū)、全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)、全網(wǎng)無功優(yōu)化控制、全網(wǎng)關(guān)口功率控制、全網(wǎng)自動(dòng)協(xié)調(diào)控制等方法實(shí)現(xiàn)控制功能。并在人機(jī)交互界面完成電壓控制與調(diào)節(jié)、相關(guān)數(shù)據(jù)和信息反饋以及歷史數(shù)據(jù)記錄查詢等功能。

2 ?AVC系統(tǒng)的功能

AVC系統(tǒng)的控制模式。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)有兩種模式。AVC系統(tǒng)使用優(yōu)化控制模式時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行靈敏度的分析，獲得控制設(shè)備對(duì)母線電壓等產(chǎn)生的影響的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種相關(guān)信息，同時(shí)綜合考慮操作的費(fèi)用，控制設(shè)備根據(jù)調(diào)整綜合指標(biāo)的排序來進(jìn)行科學(xué)合理的最佳選擇，保證系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。母線電壓的校正控制的作用是對(duì)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)電壓超過限度的情況時(shí)，系統(tǒng)立即進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算并產(chǎn)生結(jié)果，及時(shí)給出校正控制方案，并有效地執(zhí)行，減小了電壓大幅度變化的可能。功率因數(shù)的校正控制是實(shí)時(shí)監(jiān)視各監(jiān)視地區(qū)總加功率因數(shù)，及時(shí)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行審查，減少了工作的失誤，增加了電壓的穩(wěn)定性，減少網(wǎng)損。當(dāng)電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍而且功率因數(shù)保持正常時(shí)，網(wǎng)損的優(yōu)化控制將分析電壓、網(wǎng)損以及關(guān)口功率因數(shù)的靈敏度，并根據(jù)分析數(shù)據(jù)和實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的綜合調(diào)整，嚴(yán)格根據(jù)指標(biāo)來選擇最佳的控制設(shè)備。保證電壓數(shù)值在合格范圍，同時(shí)保證電壓波動(dòng)范圍小，增加了電壓的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)保證了經(jīng)濟(jì)效益。在分區(qū)控制模式下，電壓、功率因數(shù)的限值分為16區(qū)，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的控制。

3 ?AVC系統(tǒng)及電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)在20世紀(jì)末，開始將AVC系統(tǒng)應(yīng)用于電網(wǎng)。AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中又被稱為二次電壓調(diào)節(jié)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無功功率與電壓控制的功能。二次電壓調(diào)節(jié)指的是：由影響全網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組的一次作用調(diào)節(jié)引起的電壓快速變化;由二、三次無功電壓控制調(diào)節(jié)引起的電壓慢速變化。在《電力工業(yè)部門關(guān)于調(diào)度機(jī)構(gòu)開展安全文明生產(chǎn)達(dá)標(biāo)和創(chuàng)一流工作的通知》和《國(guó)家電力公司建設(shè)國(guó)際一流電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)考核標(biāo)準(zhǔn)（試行）》中，添加了考核電網(wǎng)AGC與AVC功能的規(guī)定，推動(dòng)了AVC在我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展。

近10年來，我國(guó)電網(wǎng)已普遍推廣并使用了AVC系統(tǒng)，AVC系統(tǒng)能夠適用于我國(guó)的電網(wǎng)發(fā)展，最大限度的降低電網(wǎng)網(wǎng)損，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，有大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備單元。發(fā)生故障后，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行檢查維修。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)單一，現(xiàn)在已轉(zhuǎn)變成多元化的電力數(shù)據(jù)，使得電力系統(tǒng)具有更高的安全性和穩(wěn)定性。

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，從根本上確保供電安全，我國(guó)已經(jīng)逐漸開始使用自動(dòng)化技術(shù)。與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)相比，電力自動(dòng)化系統(tǒng)具有更高的效率、更優(yōu)的穩(wěn)定性。同時(shí)，還可以降低人工操作造成的失誤和人工電力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤。對(duì)于電力企業(yè)而言，能夠有效的降低經(jīng)濟(jì)損失，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。因此，使用變電自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行電力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，降低錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)的影響。

4現(xiàn)階段智能電網(wǎng)無功電壓運(yùn)行存在的問題

現(xiàn)行階段，各地區(qū)電網(wǎng)都是按照不同規(guī)程制度和各級(jí)人員的責(zé)任心來管控?zé)o功電壓管理，通過人工就地和集控站手動(dòng)調(diào)節(jié)在部分安裝，經(jīng)常會(huì)發(fā)生運(yùn)行不穩(wěn)的情況，主要出現(xiàn)了以下問題：第一：在實(shí)際運(yùn)行中，指定的計(jì)劃無法滿足電網(wǎng)會(huì)存在各種不同的工況;第二：由于無功電壓的關(guān)系非常復(fù)雜，所以變電站的值班人員工作強(qiáng)度非常大，電壓監(jiān)視點(diǎn)很多，值班員需要花費(fèi)大量的時(shí)間投入到觀察電壓和潮流狀況，日常調(diào)壓的任務(wù)非常繁重;第三：計(jì)劃與實(shí)際無法把全網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性兼顧進(jìn)來;第四：隨著時(shí)間不斷積累，調(diào)度、計(jì)劃人員的經(jīng)驗(yàn)不能及時(shí)完全的適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益變化。

5 ?AVC系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化

5.1提高數(shù)據(jù)采集精度和正確性

在相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行改造之前，應(yīng)該對(duì)產(chǎn)生問題數(shù)據(jù)的站點(diǎn)進(jìn)行變電部的加強(qiáng)其數(shù)據(jù)取值方法的整理和改變，并且要確保遙測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，上送至AVC系統(tǒng)，比如都老隆站、龍川站等站點(diǎn)。然后才能算是相應(yīng)設(shè)備的改造通過，再進(jìn)行杜絕系統(tǒng)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)沖突問題、檢測(cè)數(shù)據(jù)是不是同步上傳，達(dá)到AVC系統(tǒng)調(diào)壓的效果符合電壓合格率的要求。又或者在刀閘位置不一致的問題上，則需要保證AVC的正常調(diào)壓。如果在監(jiān)控設(shè)備時(shí)，遇見開關(guān)刀閘位置無法對(duì)應(yīng)的情況，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)及時(shí)強(qiáng)制對(duì)位，確認(rèn)完畢后進(jìn)行報(bào)告自動(dòng)化、巡檢和遙信封鎖。然后再加強(qiáng)對(duì)刀閘機(jī)構(gòu)箱的維護(hù)工作，不要造成位置輔助觸點(diǎn)損壞的情況。

5.2閉鎖條件優(yōu)化

必須在保證設(shè)備安全的前提下，對(duì)閉鎖條件和方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。AVC系統(tǒng)設(shè)置的閉鎖條件，是為了防止發(fā)生故障的設(shè)備能夠被強(qiáng)行控制，預(yù)防對(duì)設(shè)備造成的損壞。由AVC安全策略判定系統(tǒng)后，便成為了閉鎖狀態(tài)而判定設(shè)備為不可用，于是只能人工解鎖。但是從實(shí)際角度來出發(fā)，該設(shè)備其實(shí)仍是可用狀態(tài)，從而有調(diào)壓空間的情況卻無法調(diào)壓，使得電壓不合格和設(shè)備資源產(chǎn)生浪費(fèi)。

5.3提高自動(dòng)調(diào)節(jié)成功率

將人工控制通道與自動(dòng)控制通道上端接口進(jìn)行整合，當(dāng)?shù)貐^(qū)電網(wǎng)內(nèi)各級(jí)變電所電壓處在合格范圍內(nèi)，控制本級(jí)電網(wǎng)內(nèi)無功功率流向合理，實(shí)現(xiàn)二者下傳指令的一致性。同一個(gè)電壓等級(jí)不同變電所電容器組根據(jù)計(jì)算決策誰優(yōu)先投入，同一個(gè)變電所不同容量電容器組根據(jù)計(jì)算決策誰優(yōu)先投入，控制本級(jí)電網(wǎng)內(nèi)無功功率也趨向合理，提高自動(dòng)調(diào)節(jié)的成功率。由于控制本級(jí)電網(wǎng)內(nèi)無功功率趨向合理。

結(jié)束語：智能電壓控制AVC系統(tǒng)在安全和經(jīng)濟(jì)性方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以同時(shí)保證系統(tǒng)和電網(wǎng)的安全性和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的控制，隨著AVC系統(tǒng)的逐漸完善和成熟，AVC系統(tǒng)一定會(huì)發(fā)揮更大的作用，滿足電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的需要，為電力企業(yè)帶來顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電網(wǎng)調(diào)度由經(jīng)驗(yàn)型向分析型和經(jīng)濟(jì)型發(fā)展。

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