桂林電網AVC無功電壓控制系統的發展與改進

桂林供電局 廣西桂林 541002

摘要：隨著桂林電網規模的不斷擴大，現有的人工調節手段已經無法滿足對電能質量要求日益提高的用戶的需求。桂林電網AVC閉環系統的建設已逾2年，針對桂林電網特點的AVC系統也日趨成熟，通過對運行中存在的問題提出相應的改進措施。

關鍵詞：無功電壓控制；策略

引言

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

1.AVC的基本原理及在桂林電網的運用

1.1九區圖原理

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

圖1

1區：電壓和無功均在要求范圍之內，為穩定工作區；無需調節；

2區：電壓越上限，無功正常；降低主變分接頭檔位；

3區：電壓越上限，無功越下限；切除電容器；

4區：電壓正常，無功越下限；切除電容器；

5區：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：電壓越下限，無功正常；升高主變分接頭檔位；

7區：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：電壓正常，無功越上限；投入電容器；

9區：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AVC結構

桂林電網AVC系統主要由三個模塊構成：自動電壓調整程序（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。

自動電壓調整程序只運行于OPEN3000系統中的PAS節點，它從SCADA獲取電網的實時運行狀態，根據區域調壓原則，對電網電壓進行監視，發現電壓異常時提出相應的調節措施。當系統處于自動控制狀態時，將調節命令下發至SCADA的遙控程序，執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的關鍵環節，電壓無功自動控制系統是否可用在很大程度上取決于電網基礎自動化設備狀況。報警程序負責顯示自動電壓調整程序給出的調壓建議和遙控程序的執行以及相關信息。

圖2 系統結構

1.3桂林網區AVC策略

桂林電網采用的AVC無功電壓控制系統是基于南瑞科技OPEN3000平臺的一款高級應用軟件，依托平臺支撐，根據無功平衡的局域性和分散性，AVC對地區電網電壓無功進行分層分區控制。AVC數據庫模型定義了廠站、電壓監測點（母線）、控制設備（電容器、變壓器）等記錄。AVC從SCADA中獲取電網實時量測數據，從網絡建模中獲取設備參數及其物理關系，并根據網絡拓撲跟蹤方式變化，進行動態分區，以220kV樞紐變電站為中心，將整個電網分成若干彼此間無功電壓電氣耦合度很弱的區域電網，然后在區域電網中，對各變電站進行全局優化協調控制，綜合區域級協調控制和變電站級九區圖原理控制的優點。采用以下下控制策略：當區域內個別變電站電壓需要調節時，首先調節該變電站電壓。如果區域內變電站電壓都處于合格范圍內，根據區域電壓質量統計結果，當該區域電壓普遍偏高（低）時，考慮啟動區域調節設備（一般為電容器）進行區域電壓調節。

桂林電網從2009年開始進行AVC建設，歷時一年半，如今已將全部的無人值班變電站接入AVC系統運行，并且根據桂林網區特點結合中調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AVC運行現狀

2.1運行現狀

桂林供電局對AVC系統的建設采用了以下三種運行狀態采取循序漸進的方式實現：

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

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

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

經過以上三種運行狀態的調試，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閉環運行。

2.2存在問題

目前桂林電網存在一些較為明顯的問題。

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

（2）某些變電站因35kV側接入了小水電，當豐水期小水電上網時，將會有大量無功倒送至電網，使得功率因素處于0.6到0.8之間，導致35kV母線電壓偏高，而10kV側將所有電容器投入后母線電壓仍偏低，此時會出現既無法調節檔位，也不能投切電容的情況。

（3）AVC通過設置與SCADA保護信號關聯，可檢測到相關設備的保護動作并閉鎖對該設備的控制，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啟動閉鎖程序已經失去了意義，這些隱患給AVC系統的安全運行帶來了潛在的危險。

參考文獻：

[1]董培賢.無功電壓自動控制（AVC）系統.農村電氣化，2010年第12期

[2]程浩忠，吳浩.電1-9系統無功與電壓穩定性[M].北京：中國電力出版社，2004

[3]孫伯明，陳壽孫.高等電力網絡分析.北京：清華大學出版社，1996

作者簡介：

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