桂林電網(wǎng)AVC無功電壓控制系統(tǒng)的發(fā)展與改進

桂林供電局 廣西桂林 541002

摘要：隨著桂林電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，現(xiàn)有的人工調(diào)節(jié)手段已經(jīng)無法滿足對電能質(zhì)量要求日益提高的用戶的需求。桂林電網(wǎng)AVC閉環(huán)系統(tǒng)的建設(shè)已逾2年，針對桂林電網(wǎng)特點的AVC系統(tǒng)也日趨成熟，通過對運行中存在的問題提出相應(yīng)的改進措施。

關(guān)鍵詞：無功電壓控制；策略

引言

目前桂林網(wǎng)區(qū)管轄的共有220kV變電站13座，110kV變電站38座，無人值班變電站共計41座。隨著桂林電網(wǎng)的不斷擴大，日益更新，電壓不僅是電網(wǎng)電能質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，更是保證電網(wǎng)運行的重要因素，現(xiàn)有的人工調(diào)節(jié)方式已難以勝任對于電能質(zhì)量日趨嚴格的要求。為提高電能質(zhì)量，優(yōu)化無功分布，降低監(jiān)控人員勞動強度，桂林供電局采用AVC無功電壓控制，在桂林全區(qū)對電網(wǎng)電壓、無功分布等進行自動調(diào)節(jié)和管理，以實現(xiàn)電網(wǎng)的的安全穩(wěn)定，優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟運行。自動電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）就是一個通過控制電網(wǎng)的無功電源（一般是電容器和電抗器）及變壓器分接頭來實現(xiàn)電壓和無功自動控制的系統(tǒng)，目前已在許多國家和地區(qū)得到應(yīng)用。

1.AVC的基本原理及在桂林電網(wǎng)的運用

1.1九區(qū)圖原理

九區(qū)圖是以單個廠站的10kV母線電壓為監(jiān)測點，將電壓和無功組成的區(qū)域劃分成九個區(qū)間，通過監(jiān)測點電壓落在各區(qū)域位置的方式，能夠很快找到相對應(yīng)的調(diào)節(jié)策略。九區(qū)圖原理是AVC程序判斷如何投切設(shè)備的重要依據(jù)，具體的相應(yīng)各區(qū)間對應(yīng)調(diào)節(jié)策略如下（圖1）：

圖1

1區(qū)：電壓和無功均在要求范圍之內(nèi)，為穩(wěn)定工作區(qū)；無需調(diào)節(jié)；

2區(qū)：電壓越上限，無功正常；降低主變分接頭檔位；

3區(qū)：電壓越上限，無功越下限；切除電容器；

4區(qū)：電壓正常，無功越下限；切除電容器；

5區(qū)：電壓越下限，無功越下限；先升高主變分接頭檔位，如無功越下限則切除電容器；

6區(qū)：電壓越下限，無功正常；升高主變分接頭檔位；

7區(qū)：電壓越下限，無功越上限；投入電容器，如電壓越上限則降低主變分接頭檔位；

8區(qū)：電壓正常，無功越上限；投入電容器；

9區(qū)：電壓越上限，無功越上限；先降低主變分接頭檔位，如無功仍越上限，則投入電容器；

1.2桂林電網(wǎng)AVC結(jié)構(gòu)

桂林電網(wǎng)AVC系統(tǒng)主要由三個模塊構(gòu)成：自動電壓調(diào)整程序（AVC_MAIN）、遙控程序（DO_CTLS）和報警程序（AVC_ALM），他們的運行方式如（圖2）所示。

自動電壓調(diào)整程序只運行于OPEN3000系統(tǒng)中的PAS節(jié)點，它從SCADA獲取電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)，根據(jù)區(qū)域調(diào)壓原則，對電網(wǎng)電壓進行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)電壓異常時提出相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。當(dāng)系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)時，將調(diào)節(jié)命令下發(fā)至SCADA的遙控程序，執(zhí)行變壓器檔位的升降和電容器的投切。遙控是電壓無功自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電壓無功自動控制系統(tǒng)是否可用在很大程度上取決于電網(wǎng)基礎(chǔ)自動化設(shè)備狀況。報警程序負責(zé)顯示自動電壓調(diào)整程序給出的調(diào)壓建議和遙控程序的執(zhí)行以及相關(guān)信息。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3桂林網(wǎng)區(qū)AVC策略

桂林電網(wǎng)采用的AVC無功電壓控制系統(tǒng)是基于南瑞科技OPEN3000平臺的一款高級應(yīng)用軟件，依托平臺支撐，根據(jù)無功平衡的局域性和分散性，AVC對地區(qū)電網(wǎng)電壓無功進行分層分區(qū)控制。AVC數(shù)據(jù)庫模型定義了廠站、電壓監(jiān)測點（母線）、控制設(shè)備（電容器、變壓器）等記錄。AVC從SCADA中獲取電網(wǎng)實時量測數(shù)據(jù)，從網(wǎng)絡(luò)建模中獲取設(shè)備參數(shù)及其物理關(guān)系，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲跟蹤方式變化，進行動態(tài)分區(qū)，以220kV樞紐變電站為中心，將整個電網(wǎng)分成若干彼此間無功電壓電氣耦合度很弱的區(qū)域電網(wǎng)，然后在區(qū)域電網(wǎng)中，對各變電站進行全局優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，綜合區(qū)域級協(xié)調(diào)控制和變電站級九區(qū)圖原理控制的優(yōu)點。采用以下下控制策略：當(dāng)區(qū)域內(nèi)個別變電站電壓需要調(diào)節(jié)時，首先調(diào)節(jié)該變電站電壓。如果區(qū)域內(nèi)變電站電壓都處于合格范圍內(nèi)，根據(jù)區(qū)域電壓質(zhì)量統(tǒng)計結(jié)果，當(dāng)該區(qū)域電壓普遍偏高（低）時，考慮啟動區(qū)域調(diào)節(jié)設(shè)備（一般為電容器）進行區(qū)域電壓調(diào)節(jié)。

桂林電網(wǎng)從2009年開始進行AVC建設(shè)，歷時一年半，如今已將全部的無人值班變電站接入AVC系統(tǒng)運行，并且根據(jù)桂林網(wǎng)區(qū)特點結(jié)合中調(diào)的要求制定了錯峰控制策略。

時段CosmaxCosmin10kVmax（kV）10kVmin（kV）35kVmax（kV）35kVmin（kV）110kVmax（kV）110Kvmin（kV）

0：00-8：590.980.9510.6510.0537.535117110

9：00-11：2910.9510.6510.137.535117110

11：30-17：5910.9510.6510.0537.535117110

18：00-20：5910.9510.6510.137.535117110

21：00-23：590.980.9510.6510.0537.535117110

2.桂林電網(wǎng)AVC運行現(xiàn)狀

2.1運行現(xiàn)狀

桂林供電局對AVC系統(tǒng)的建設(shè)采用了以下三種運行狀態(tài)采取循序漸進的方式實現(xiàn)：

（1）開環(huán)運行。開環(huán)運行時，按照要求設(shè)定廠站控制、母線控制、變壓器電容器控制、時段設(shè)置等參數(shù)。將廠站設(shè)為開環(huán)狀態(tài)，將被控對象都置為投入狀態(tài)，AVC對被控對象進行分析計算給出調(diào)壓建議，不下發(fā)控制指令，僅提示監(jiān)控人員對其進行操作。

（2）閉環(huán)接口測試。廠站開環(huán)運行一段時間，調(diào)壓建議符合現(xiàn)場實際，再考慮將該站接入閉環(huán)運行，投入閉環(huán)運行之前需做閉環(huán)接口測試。試驗中設(shè)置電壓穩(wěn)定誤差，使母線電壓人為越限，觀察系統(tǒng)發(fā)出的建議，在彈出窗口確認遙控點號和控制設(shè)備是否正確，遙控預(yù)置成功以后進行人工確認操作。

（3）閉環(huán)運行。閉環(huán)接口測試后將該廠站運行模式改為運行態(tài)，由AVC軟件給出控制策略，直接向前置發(fā)送控制指令，正式進入閉環(huán)運行。

經(jīng)過以上三種運行狀態(tài)的調(diào)試，通過一年多的分析和測試，目前已有36個無人值班站投入AVC閉環(huán)運行。

2.2存在問題

目前桂林電網(wǎng)存在一些較為明顯的問題。

（1）有些變電站因設(shè)備陳舊，某些10kV側(cè)刀閘位置未接入遙信，只能通過人工置數(shù)等處理手段處理，AVC閉環(huán)投運后監(jiān)控人員要與巡檢人員進行確認10kV電容器兩側(cè)刀閘的遙信狀態(tài)，通過人工置數(shù)來保證AVC的正常運行。

（2）某些變電站因35kV側(cè)接入了小水電，當(dāng)豐水期小水電上網(wǎng)時，將會有大量無功倒送至電網(wǎng)，使得功率因素處于0.6到0.8之間，導(dǎo)致35kV母線電壓偏高，而10kV側(cè)將所有電容器投入后母線電壓仍偏低，此時會出現(xiàn)既無法調(diào)節(jié)檔位，也不能投切電容的情況。

（3）AVC通過設(shè)置與SCADA保護信號關(guān)聯(lián)，可檢測到相關(guān)設(shè)備的保護動作并閉鎖對該設(shè)備的控制，但某些變電站保護信號由于裝置的原因漏報嚴重，或是由于通道、裝置問題保護信號發(fā)出后主站端要十幾分鐘才能收到，此時AVC啟動閉鎖程序已經(jīng)失去了意義，這些隱患給AVC系統(tǒng)的安全運行帶來了潛在的危險。

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作者簡介：

舒適，（1985-），女，助理工程師，主要從事電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的相關(guān)工作。