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

王明雨，李志鵬，王 洋2，萬 茹

（1.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司，天津 300190：2.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司，天津 300010）

當(dāng)前我國(guó)變電站普遍采用AVC（自動(dòng)電壓控制）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度，在提高功率因數(shù)、降低網(wǎng)損等方面發(fā)揮了重要作用。AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)信息的智能化采集，結(jié)合電力故障具體類型給出相應(yīng)的安全策略，促使電力調(diào)度可靠性與智能化程度得到顯著提升。

1 AVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作流程

1.1 AVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

AVC系統(tǒng)的全稱為自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)針對(duì)配電網(wǎng)無功、電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)無功設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。地區(qū)電力調(diào)度自動(dòng)化AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由省調(diào)AVC系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化（SCADA）系統(tǒng)、AVC系統(tǒng)監(jiān)控目標(biāo)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集接口、無功電壓計(jì)算分析平臺(tái)、廠站設(shè)備控制出口等結(jié)構(gòu)組成，用于針對(duì)各廠站母線電壓、主變功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)控制目標(biāo)。

1.2 工作流程分析

AVC系統(tǒng)基于PAS網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無功電壓的分析計(jì)算，借助SCADA系統(tǒng)優(yōu)化全網(wǎng)無功電壓，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的閉環(huán)控制。同時(shí)，基于220kV主變高壓側(cè)分別針對(duì)省級(jí)、地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行分層、分區(qū)處理，借助數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建廠站、控制設(shè)備記錄的關(guān)聯(lián)性，配合EMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，并采用增量更新算法完成自動(dòng)監(jiān)控模型的構(gòu)建與驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)智能建模[1]。

2 地區(qū)電力調(diào)度自動(dòng)化AVC閉環(huán)控制安全策略的具體設(shè)計(jì)

2.1 某電力調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)情況

以某區(qū)域電網(wǎng)為例，該電網(wǎng)覆蓋范圍達(dá)472km2，為超過75萬戶電力用戶提供電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維管理、電力營(yíng)銷等服務(wù)，對(duì)于供電可靠性提出了較高的要求。當(dāng)前該地區(qū)共建有13座110kV變電站、32座35kV變電站，輸電線路為1169.11km，10kV配電線路為3802.36km，市區(qū)內(nèi)電纜化率為94.53%。在該地區(qū)的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)方面，其AVC系統(tǒng)主要由自動(dòng)電壓調(diào)整程序、遙控程序與報(bào)警程序組成，為實(shí)現(xiàn)AVC閉環(huán)安全控制，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)故障、異常情況的及時(shí)有效處理，提升電力調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行的可靠性，還需對(duì)其安全策略進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 AVC閉環(huán)控制安全策略設(shè)計(jì)

2.2.1 AVC系統(tǒng)控制模型建立

AVC系統(tǒng)通過控制、計(jì)算運(yùn)行參數(shù)，來調(diào)節(jié)影響電壓的參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)電壓智能化控制，其主站一級(jí)控制模型為：

在考慮到電力生產(chǎn)成本、電網(wǎng)運(yùn)行損耗等因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)利用網(wǎng)損最小作為目標(biāo)函數(shù)與約束，完成三級(jí)控制模型的構(gòu)建：

2.2.2 基于閉鎖功能實(shí)現(xiàn)安全隔離

基于AVC系統(tǒng)閉鎖功能執(zhí)行故障隔離策略，通過切斷存在數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)，并運(yùn)行備選方案，保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。以220kV主電網(wǎng)系統(tǒng)為例，當(dāng)檢測(cè)得出其電壓數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)閉鎖主變壓器分接頭，并將電容器分別接在110kV、35kV變電站中，用以防止電網(wǎng)帶故障運(yùn)行而加大電網(wǎng)損耗。在AVC系統(tǒng)的閉鎖控制功能設(shè)計(jì)上，應(yīng)從以下三個(gè)層面入手：

其一是針對(duì)閉鎖控制范圍進(jìn)行設(shè)定，應(yīng)將故障設(shè)備或故障節(jié)點(diǎn)與設(shè)備所在系統(tǒng)、上級(jí)節(jié)點(diǎn)間的連接切斷，避免系統(tǒng)帶故障運(yùn)行；其二是針對(duì)閉鎖控制警告提示進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)變電站運(yùn)行需求或電力用戶需求完成故障判斷周期的設(shè)定，例如當(dāng)變壓器檔位處于10kV上限、無法繼續(xù)操作時(shí)，可以判斷變電站將出現(xiàn)運(yùn)行故障，設(shè)置10min的閉鎖控制周期，倘若維修人員未能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)排除故障，則應(yīng)基于閉鎖功能切斷設(shè)備運(yùn)行，并發(fā)出故障警告；其三是結(jié)合變電站系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)設(shè)定閉鎖控制狀態(tài)，分別完成冷閉鎖、熱閉鎖的設(shè)置，例如熱閉鎖控制運(yùn)行滿一個(gè)周期后，倘若設(shè)備故障未能得到有效排除，則立即執(zhí)行冷閉鎖控制，通過切斷故障設(shè)備保障變電站系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.3 基于參數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)故障智能判斷

結(jié)合變電站系統(tǒng)運(yùn)行常見故障問題，擬圍繞以下三類參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：其一是電壓參數(shù)，依據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需求針對(duì)母線電壓進(jìn)行優(yōu)先級(jí)別的設(shè)定，以此決定故障設(shè)備的切斷順序、控制電壓輸出值，并將補(bǔ)償電容器安裝在主變壓器接頭處，實(shí)現(xiàn)母線電壓的優(yōu)化。其二是無功電壓參數(shù)，借助AVC系統(tǒng)控制模型與變電站智能調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無功電壓參數(shù)的校正，防范在特殊情況下出現(xiàn)無功電壓數(shù)值不準(zhǔn)確的問題，保障計(jì)算數(shù)值的精確度。其三是關(guān)口功率因數(shù)，通常AVC系統(tǒng)依照調(diào)節(jié)順序、次數(shù)、補(bǔ)償、設(shè)定的流程進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，依據(jù)電容組在母線上的運(yùn)行情況進(jìn)行參數(shù)智能調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行故障的智能判斷[2]。

2.2.4 基于數(shù)據(jù)傳輸排除安全故障

首先基于AVC系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)數(shù)據(jù)傳輸遙控關(guān)系表，對(duì)照表中數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)判斷有無異常情況，進(jìn)而決定是否發(fā)出警報(bào)；其次構(gòu)建遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，依據(jù)數(shù)據(jù)警報(bào)排查故障問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的精準(zhǔn)定位與有效排除；最后是結(jié)合異常數(shù)據(jù)建立應(yīng)急預(yù)案，保障AVC系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為維修人員留足故障排除時(shí)間。

結(jié)論：AVC閉環(huán)控制安全策略的設(shè)計(jì)，對(duì)于降低電力調(diào)度故障發(fā)生幾率、保障電力持續(xù)輸送具有重要意義?；诖?，應(yīng)當(dāng)著重圍繞閉鎖控制、參數(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘用孢M(jìn)行AVC系統(tǒng)閉環(huán)控制安全策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合電力調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行需求提高AVC系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)效，進(jìn)一步保障變電站的安全穩(wěn)定與智能化運(yùn)行。