嘉興電網分層分區協調控制AVC系統的開發和應用

楊曉雷，錢 嘯

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

由于無功/電壓的控制可以合理地改善地區電網的無功潮流，提升地區電網整體電壓穩定水平，有效降低電網總體損耗，所以地區電網一般都將電壓無功控制作為電網調度中的重要控制任務。但是，隨著電網范圍的擴大，原來的人工操作控制模式或者單個站點自動控制模式已經不能適應當前電網調度的需要，所以，越來越多的地區電網都開始了基于全網范圍的無功電壓自動控制系統（AVC）的研究和應用。

本文根據嘉興電網的現狀，提出了一種基于地區調度層面進行全網無功電壓優化，由各級監控分區校核執行的AVC系統總體功能設計，既可以實現全網范圍的無功電壓優化，確保全局性，又便于各級監控分區協調控制，兼顧了運行靈活性和可靠性。

1 嘉興電網現狀及AVC系統優化原則

1.1 嘉興電網調度、監控模式

嘉興電網采取按照電壓等級分層和按照行政區域分區控制的電網調度、監控管理模式。其中地區調度管轄所有110 kV及以上變電站和部分城網內35 kV變電站；縣級調度管轄各縣行政區域內110 kV變電站的10 kV設備、35 kV變電站和10 kV配網。而監控范圍的劃分，則根據電壓等級，形成了按照地理位置劃分的220 kV集控站和按照各縣級行政區域劃分的110 kV集控站，兩級分層分區的監控結構。全網無功優化的范圍包括地區所有220 kV及以下變電站。

1.2 AVC系統優化原則

地區電網AVC系統從全網角度進行無功優化控制，應當遵循以下4個原則：

（1）實現全網最大范圍的電壓合格。

（2）實現全網電能損耗盡可能小。

（3）實現全網調節設備動作次數盡可能少。

（4）所有的控制操作必須符合各種規程。

為了使優化程序易于實現，系統采用以全網電能損耗最小為目標，其它原則及電網實際運行約束作為約束條件的優化模型進行軟件開發，系統優化計算流程見圖1所示。

圖1 AVC系統優化計算流程圖

2 AVC系統總體結構

2.1 總體層級劃分

根據嘉興電網現行的管理控制模式，地區調度（以下簡稱地調）AVC系統總體應劃分為以下3個層級[1-3]：

（1）地區調度層面：作為AVC系統的主站，進行全網AVC建模、維護、監控；基于地調數據采集系統（SCADA）采集全網實時數據，按照預先設定的考核指標，進行全網無功電壓的優化計算，并形成調節控制指標。

（2）220 kV監控層面：作為AVC系統的子站，接收地調AVC主站的調節指標，并基于監控SCADA進行區域范圍的校核計算，形成本監控范圍內220 kV站的調節控制指令并可靠執行相關操作，同時將110 kV相關節點的調節控制指令反饋給地調AVC主站。

（3）110 kV監控層面：作為AVC系統的子站，接收地調AVC主站的控制指令，可靠執行相關變壓器分接頭的調節及電容器投切的操作。

系統體現了分級逐層推進的控制思路，同時遵循“層次越高，智能越高，控制精度越低；層次越低，智能越低，控制精度越高”的控制原則[1]，各層權責明確，相互協調，從而使整個控制系統的運行達到最佳效果。

2.2 擴展功能

為了使地調AVC系統實現與上下級調度的統一協調控制，并使其具有較好的運行靈活性，地調AVC系統還需要實現以下擴展功能：

（1）地調AVC主站系統應具有周期啟動、人工啟動及事件觸發啟動幾種方式。

（2）地調AVC系統可實現不同層次內的開、閉環運行[4]：如整個系統的開、閉環；各個子站范圍的開、閉環；各個具體站的開、閉環運行等。

（3）要預留與省級調度AVC系統主站的接口，以實現與省級調度AVC系統的聯調，并可以按照省調下達的考核指標或通過人工手動設定相關指標來自行優化。

（4）地調AVC主站系統要預留與縣級調度AVC系統的接口，以便實現與縣級調度AVC系統的聯調及對縣級調度相關指標的考核。在110 kV監控子站開環運行狀態下，可將相關控制指標傳遞給縣級調度AVC系統進行校核，由其決定是否執行相應控制指令[5]。

（5）對于含有電廠聯絡線的監控站，由于地調AVC系統不能直接對電廠進行聯動的調整控制，需要系統能夠將必要的調節指標信息反饋到AVC主站監控界面，供調度運行人員參考。

另外，AVC還應具有狀態監控、參數曲線查詢及報表統計等管理功能。圖2說明了地區電網AVC系統的控制流程和功能結構。

圖2 AVC系統的控制結構

3 AVC系統的可靠性

AVC系統作為實際電網優化運行的一種輔助管理系統，必須以保證電網的安全可靠運行為前提。結合本系統總體設計情況，需要從以下兩個方面保證AVC系統運行的安全性和可靠性。

3.1 實時數據的處理

由于地調AVC主站是基于電網設備的靜態參數和實時數據進行的在線優化計算和控制，實時數據在傳輸過程中存在干擾，維護時也可能出現人為錯誤或誤差。所以，必須對從SCADA中獲得的實時遙測、遙信數據或死數據按照一定策略做必要的判斷和處理，以避免發出錯誤的控制指令，提高AVC系統運行的可靠性。

3.2 AVC的閉鎖功能

AVC系統閉環運行時，必須及時、正確地判斷電網或計算機網絡系統中出現的各類異?；蚬收锨闆r，并實施可靠快速閉鎖。

（1）主站系統閉鎖。當AVC主站系統出現與數據庫或SCADA接口中斷等異?，F象時，必須閉鎖整套系統，并發出告警信號，直至異常情況解除，由人工解鎖，重啟系統。

（2）子站系統閉鎖。當個別子站出現與監控SCADA接口中斷等異常，不能執行遙控指令時，閉鎖相關子站系統，并發出告警信號，直至異常情況解除，由人工解鎖，重新投入。

（3）設備閉鎖。當出現變壓器或電容器保護動作、變壓器分接開關或電容器開關拒動或主變分接開關滑檔等異常時，可靠閉鎖相關設備，不再對其進行優化控制，并發出告警信號。

4 系統開環運行情況

基于地區調度主站進行全網優化計算、各級監控分層分區控制的AVC系統開發和構建已經完成，并正式開環運行。為了保證AVC系統閉環后可靠、安全運行，將進行必要的遙控、遙調控制試驗，以驗證系統遙控、遙調號的正確性、控制通道的穩定性及遠動規約的正確性，以確保對所控設備控制指令執行的正確性。

開環運行期間，AVC系統分別針對功率因數越限、電壓越限、無功總體優化3個方面的7種控制方式，提出了10 178條控制建議。從考核AVC系統運行可靠性和穩定性考慮，開環期間并未要求按照控制建議進行操作。但經結合實際情況，對具體建議進行效果分析來看，除351條由于死數據造成建議無效外，其它建議均有效，有效率達到96.6%。同時，從AVC系統開環運行的效果分析預知，系統閉環運行后，將使因無功設備人工投切不及時引起的功率因數越限點減少70%左右，從而可使全網功率因數總體合格率在現有基礎上提高約2%，達到98%以上。

5 結語

基于地區調度主站進行全網優化計算、各級監控分層分區控制的AVC系統，體現了分級逐層的控制思路，較好地適應了無功應按照電壓等級分層平衡的原則，也符合嘉興電網的實際運行和管理模式，同時具有較好的靈活性和可靠性。投入閉環運行后，將會進一步提升嘉興電網無功電壓控制和管理水平。

[1]丁曉群，黃偉，鄧勇，等．基于分級遞階的地方調度/中心站模式無功電壓控制系統[J]．電力系統自動化，2004，28（5）：63-66.

[2]胡金雙，吳文傳，張伯明，等．基于分級分區的無功電壓閉環控制系統[J]．繼電器，2005，33（1）：50-56.

[3]趙彩虹，丁曉群，馬春生，等．地區電網無功電壓分布式控制策略[J]．南京師范大學學報（工程技術版），2008，8（2）：1-5.

[4]吳銀鳳，肖源，鄺先驗．地區電網電壓無功優化閉環控制系統設計[J]．電氣應用，2007，26（11）：33-36.

[5]蘇家祥，廖亨利，袁文謙，等．地、縣兩級電網AVC系統分層聯合協調控制[J]．繼電器，2008，36（10）：36-39.