重慶電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)策略及應(yīng)用分析

摘要：重慶地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)建設(shè)起步較晚。2012年重慶市電力公司開始推進(jìn)AVC系統(tǒng)建設(shè)。AVC系統(tǒng)建設(shè)的突出問題有35千伏主變多為無載調(diào)壓主變，無功補(bǔ)償裝置容量不足或者單臺容量過大。在建模階段實(shí)測參數(shù)不全導(dǎo)致AVC系統(tǒng)電網(wǎng)模型參數(shù)準(zhǔn)確性降低。AVC系統(tǒng)控制策略方面主要體現(xiàn)在并列運(yùn)行主變調(diào)檔不一致閉鎖會導(dǎo)致環(huán)流產(chǎn)生。保護(hù)信號閉鎖信息存在合并信號，致使監(jiān)控人員解鎖操作量增多。設(shè)備動作次數(shù)與時(shí)間間隔、母線電壓上下限與功率因數(shù)上下限需要在實(shí)際運(yùn)行中總結(jié)出滿足地區(qū)電網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)值。AVC系統(tǒng)應(yīng)用方面存在的難點(diǎn)有努力提高設(shè)備狀態(tài)估計(jì)率。監(jiān)控信息與報(bào)警信號應(yīng)以監(jiān)控員為中心，為監(jiān)控員提供工作便利。電容器缺陷管理應(yīng)隨時(shí)跟進(jìn)。AVC系統(tǒng)中孤島變電站要特殊處理，必要時(shí)實(shí)行開環(huán)運(yùn)行。地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)涉及調(diào)度、監(jiān)控、自動化、運(yùn)行方式、繼電保護(hù)、運(yùn)維檢修多部門的協(xié)調(diào)配合。

關(guān)鍵詞：地區(qū)電網(wǎng)；AVC；控制策略；應(yīng)用分析

作者簡介：黃加一（1984-），男，湖北恩施人，國網(wǎng)重慶市電力公司南岸供電分公司，工程師。（重慶 400060）

中圖分類號：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0245-02

一、重慶地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)介紹

重慶地區(qū)電網(wǎng)自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)建設(shè)起步較晚。2012年重慶市電力公司開始推進(jìn)重慶電網(wǎng)范圍內(nèi)AVC系統(tǒng)的建設(shè)工作。由于任務(wù)緊急，重慶市調(diào)與各地調(diào)采用的AVC系統(tǒng)并不全屬于同一廠家設(shè)備。大多數(shù)地調(diào)EMS系統(tǒng)與新上AVC系統(tǒng)也不屬于同一廠家設(shè)備。因此在市調(diào)與地調(diào)AVC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方面、地調(diào)EMS系統(tǒng)與AVC系統(tǒng)兼容方面都必須花費(fèi)更大的精力完善AVC系統(tǒng)功能，以滿足監(jiān)控人員的合理需求。重慶地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)主要使用以下廠家產(chǎn)品，分別是清大高科、積成電子、南瑞科技、東方電子。各廠家AVC系統(tǒng)核心優(yōu)化算法原理相同。但在控制策略與應(yīng)用層面各有優(yōu)缺點(diǎn)。在AVC系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程中不斷與廠家協(xié)調(diào)溝通，不斷完善AVC系統(tǒng)控制策略和應(yīng)用功能。

二、AVC系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)分析

1.無載調(diào)壓主變

設(shè)備的老舊致使存在35千伏變電站主變?yōu)闊o載調(diào)壓變壓器情況。無載調(diào)壓變壓器使得AVC系統(tǒng)缺少一個(gè)有利的控制策略手段。在全年負(fù)荷變化較大情況下，固定的變壓器檔位會使AVC系統(tǒng)自動調(diào)壓很難實(shí)施。[1]因此AVC系統(tǒng)的建設(shè)同時(shí)也需要解決設(shè)備升級問題。建議無載調(diào)壓變壓器在技改工程中逐漸升級為有載調(diào)壓變壓器，能夠使得AVC系統(tǒng)優(yōu)化算法得出更好的調(diào)壓方案。

2.無功補(bǔ)償裝置容量

電容器是地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中無功補(bǔ)償裝置的主力軍。電容器的調(diào)壓功能是跳躍性而非連續(xù)性。因此電容器容量在AVC系統(tǒng)中至關(guān)重要。會出現(xiàn)負(fù)荷重的變電站配置電容器容量不足，在迎峰度夏期間電壓調(diào)整較為困難。負(fù)荷輕的變電站配置電容器單臺容量過大，在投切電容器時(shí)會出現(xiàn)投入狀態(tài)母線電壓偏高、拉開狀態(tài)母線電壓偏低的狀況發(fā)生。[2]建議在技改工程中將無功補(bǔ)償裝置的容量配置更加標(biāo)準(zhǔn)化、合理化。

3.電網(wǎng)模型與參數(shù)

AVC系統(tǒng)作為高級應(yīng)用程序需要底層基數(shù)數(shù)據(jù)盡可能接近電網(wǎng)的實(shí)際參數(shù)。針對線路參數(shù)擇優(yōu)選擇實(shí)測參數(shù)，不使用理論參數(shù)，能夠進(jìn)一步提升電網(wǎng)模型參數(shù)的準(zhǔn)確性。[3]沒有實(shí)測參數(shù)的線路在今后工作中需要逐步完成參數(shù)實(shí)測的工作。

三、AVC系統(tǒng)控制策略

AVC系統(tǒng)控制策略是廠家產(chǎn)品與電網(wǎng)實(shí)際情況之間的連接關(guān)鍵點(diǎn)。能夠使得廠家產(chǎn)品更加符合地區(qū)電網(wǎng)實(shí)際情況的電壓調(diào)整，因此AVC系統(tǒng)控制策略是核心部件。運(yùn)行方式、自動化、繼電保護(hù)、調(diào)度監(jiān)控專業(yè)需要通力合作，認(rèn)真分析廠家產(chǎn)品特性，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行AVC系統(tǒng)控制策略的制定工作。

1.并列運(yùn)行主變的控制策略

并列運(yùn)行的主變分接頭需要保持同步調(diào)節(jié)。若一臺主變分接頭調(diào)節(jié)不成功達(dá)到規(guī)定上限次數(shù)，則需要在AVC系統(tǒng)中閉鎖該主變。假定先調(diào)節(jié)主變動作成功，后調(diào)節(jié)主變動作不成功，閉鎖后在兩臺并列運(yùn)行主變中會產(chǎn)生對設(shè)備有害的環(huán)流。因此控制策略需要將之前調(diào)節(jié)成功的主變檔位再次調(diào)節(jié)為原檔位，使兩臺主變檔位一致后再對主變進(jìn)行閉鎖控制。[4]

并列運(yùn)行主變?nèi)萘坑袝r(shí)會不一致，檔位通常也是不一致。因此在AVC系統(tǒng)中并列運(yùn)行的兩臺主變檔位需要進(jìn)行核算，判斷兩臺主變一一對應(yīng)的檔位，并在AVC系統(tǒng)中進(jìn)行人工設(shè)置，達(dá)到能通過AVC系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)主變的目的。

2.保護(hù)信號閉鎖控制策略

保護(hù)信號閉鎖控制策略要統(tǒng)一考慮設(shè)備的安全性和監(jiān)控人員的操作量。一方面，保護(hù)信號需要將確有故障的設(shè)備進(jìn)行閉鎖；另一方面，保護(hù)信號應(yīng)針對不同變電站設(shè)備信號進(jìn)行篩選，減少監(jiān)控人員解鎖的操作量。電容電抗器開關(guān)“彈簧未儲能”和開關(guān)“控制回路斷線”設(shè)置在軟閉鎖范圍內(nèi)。[5]通過一段延時(shí)，若信號復(fù)歸則AVC系統(tǒng)自動將閉鎖的設(shè)備進(jìn)行解鎖。

由于變電設(shè)備陳舊，部分變電站采集自動化信息時(shí)接點(diǎn)不夠，現(xiàn)場采用合并信號的方法上傳保護(hù)信息，常見的有“保護(hù)裝置異常及控制回路斷線”，部分變電站電容器設(shè)備在遙控操作合閘時(shí)發(fā)出“彈簧未儲能信號”。由于保護(hù)裝置采集了儲能信息，將導(dǎo)致保護(hù)裝置瞬發(fā)“裝置異常”信號，均造成電容器進(jìn)入“硬閉鎖”，需要人工解鎖。需要進(jìn)一步優(yōu)化自動化上傳的保護(hù)信息，分解合并信號，準(zhǔn)確給出設(shè)備的分類保護(hù)信號。

3.設(shè)備動作上限次數(shù)與時(shí)間間隔

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行管理部門的規(guī)定，電容器投切時(shí)間間隔和主變分接頭調(diào)整時(shí)間間隔不少于5分鐘。每日電容器投切次數(shù)與主變分接頭調(diào)節(jié)次數(shù)不超過10次。[6]在AVC系統(tǒng)中設(shè)置設(shè)備動作上限次數(shù)要結(jié)合時(shí)間分區(qū)進(jìn)行設(shè)置。在負(fù)荷變化平穩(wěn)時(shí)段減少設(shè)備動作上限次數(shù)，而在負(fù)荷變化率大的時(shí)段增加設(shè)備動作上限次數(shù)，每日設(shè)備動作上限總數(shù)量不超過規(guī)定數(shù)值。

AVC系統(tǒng)是高級應(yīng)用系統(tǒng)，設(shè)備動作數(shù)量比人工調(diào)節(jié)時(shí)要多，因此在設(shè)置電容器投切時(shí)間間隔和主變分接頭調(diào)整時(shí)間間隔時(shí)可適當(dāng)增加為10分鐘。

4.母線電壓與功率因數(shù)上下限設(shè)置

母線電壓上下限設(shè)置是AVC系統(tǒng)控制策略中的核心關(guān)鍵點(diǎn)。合理適當(dāng)?shù)哪妇€電壓上下限值有利于AVC系統(tǒng)給出更合理的調(diào)壓策略，同時(shí)能減少設(shè)備的動作次數(shù)。因此需要結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際電壓歷史數(shù)據(jù)分析確定電壓合理上下限值。在AVC系統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行階段是查找問題的最佳時(shí)段，在母線電壓上下限值可以適當(dāng)設(shè)置窄一些，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。對于動作頻繁的區(qū)域可以逐步將電壓上下限設(shè)置放寬。

功率因數(shù)上下限設(shè)置根據(jù)變電站電壓等級不同而分別設(shè)置。對于220千伏變電站關(guān)口功率因數(shù)應(yīng)能滿足市調(diào)下發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)要求。[7]110千伏變電站功率因數(shù)根據(jù)負(fù)荷高低分別設(shè)置，負(fù)荷高峰時(shí)段最佳設(shè)置范圍為0.95～1.00；負(fù)荷低谷時(shí)段最佳設(shè)置范圍為0.90～095。35千伏變電站由于無功補(bǔ)償裝置少等因素，可以將功率因數(shù)上下限范圍設(shè)置寬一些。

5.死區(qū)控制

死區(qū)控制是為了防止優(yōu)化網(wǎng)損造成設(shè)備頻繁動作，系統(tǒng)使用了給網(wǎng)損減少量設(shè)定了閾值，只有當(dāng)設(shè)備操作使得優(yōu)化的網(wǎng)損大于閾值時(shí)系統(tǒng)才提供該設(shè)備的優(yōu)化控制方案。在設(shè)備動作上限受到嚴(yán)格規(guī)定的條件下，死區(qū)控制設(shè)置合理可以使得AVC系統(tǒng)每一次策略方案給定都是對電網(wǎng)運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)的控制方案。

四、AVC系統(tǒng)應(yīng)用分析

AVC系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)運(yùn)行階段后，監(jiān)控人員的操作量會大量減少，取而代之的是對電網(wǎng)無功優(yōu)化控制的分析與改進(jìn)。因此在AVC系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行階段，應(yīng)持續(xù)跟蹤AVC系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，據(jù)此改進(jìn)AVC系統(tǒng)的應(yīng)用功能。

1.狀態(tài)估計(jì)量

狀態(tài)估計(jì)量測合格率低于設(shè)定限值時(shí)（默認(rèn)為95%），AVC系統(tǒng)自動閉鎖優(yōu)化控制，可根據(jù)設(shè)定自動切換到分區(qū)控制模式并報(bào)警。分區(qū)控制將大大增加設(shè)備的動作數(shù)量，且電壓調(diào)節(jié)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于區(qū)域優(yōu)化控制模式。[8]運(yùn)行階段努力提高每日電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)估計(jì)量是監(jiān)控人員與自動化人員的關(guān)注點(diǎn)。監(jiān)控人員應(yīng)對核對電網(wǎng)中開關(guān)、刀閘的狀態(tài)置位與實(shí)際狀態(tài)保持一致。監(jiān)控人員與自動化人員應(yīng)定期檢查母線電壓、開關(guān)有功、開關(guān)無功、關(guān)口功率因數(shù)實(shí)測量在正常范圍內(nèi)，若有問題及時(shí)解決。

2.監(jiān)控畫面與信息報(bào)警

AVC系統(tǒng)始終圍繞監(jiān)控人員服務(wù)。AVC系統(tǒng)程序應(yīng)與EMS系統(tǒng)程序界面進(jìn)行整合。從EMS系統(tǒng)程序界面能直接點(diǎn)擊進(jìn)入AVC系統(tǒng)程序界面，并在EMS系統(tǒng)中就能對AVC系統(tǒng)進(jìn)行各種閉環(huán)、開環(huán)監(jiān)視。AVC系統(tǒng)的報(bào)警信息應(yīng)能傳送至EMS系統(tǒng)監(jiān)視畫面上，監(jiān)控人員可以在EMS系統(tǒng)上進(jìn)行各設(shè)備的巡視工作。[9]

3.電容器設(shè)備缺陷處理

地區(qū)電網(wǎng)中電容器是電壓無功調(diào)節(jié)的主要設(shè)備。電容器設(shè)備的缺陷管理工作是AVC系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。35千伏變電站一般只有兩組電容器，若電容器均故障，且主變?yōu)闊o載調(diào)壓變壓器，則35千伏變電站的電壓調(diào)節(jié)無任何方案，嚴(yán)重影響電壓無功的調(diào)節(jié)。目前重慶地區(qū)220千伏變電站均由檢修公司運(yùn)維管理。220千伏變電站的電容器缺陷管理需要與檢修公司協(xié)調(diào)溝通。保障220千伏變電站的電壓曲線和功率因數(shù)在合格范圍之內(nèi)。

4.AVC系統(tǒng)中孤島變電站

電網(wǎng)中可能會有某個(gè)單一變電站的供電電源由其他供區(qū)變電站供電。因此在AVC系統(tǒng)中此單一變電站成為孤島變電站。AVC系統(tǒng)只能根據(jù)本站主變分接頭和電容器投切來調(diào)整電壓曲線和功率因數(shù)。AVC系統(tǒng)控制設(shè)備的動作次數(shù)也會增加。[10]解決方案：一是對電壓曲線上下限設(shè)置寬松一些；二是增大設(shè)備動作時(shí)間間隔，限制設(shè)備頻繁動作；三是將此站設(shè)置為開環(huán)運(yùn)行，通過監(jiān)控人員人工調(diào)節(jié)電壓曲線與無功控制。

5.AVC系統(tǒng)運(yùn)行管理

在AVC系統(tǒng)運(yùn)行管理中的安全管理至關(guān)重要。監(jiān)控人員、自動化人員、操作人員應(yīng)在設(shè)備巡視、操作、檢修狀態(tài)下理清各自職責(zé)和工作流程規(guī)范，避免在AVC系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)安全事故，嚴(yán)格執(zhí)行《地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)定》。監(jiān)控人員在交接班時(shí)應(yīng)將AVC系統(tǒng)閉鎖設(shè)備進(jìn)行交接。AVC系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)功能應(yīng)該滿足運(yùn)行管理人員的統(tǒng)計(jì)分析工作要求，為AVC系統(tǒng)功能的不斷完善提供數(shù)據(jù)支撐。

五、小結(jié)

針對地區(qū)電網(wǎng)自身特點(diǎn)以及負(fù)荷特性需要及時(shí)跟蹤AVC系統(tǒng)的運(yùn)行情況，調(diào)整控制策略，完善應(yīng)用功能，優(yōu)化運(yùn)行管理制度，努力提高地區(qū)電網(wǎng)無功電壓控制能力，提高電壓合格率和功率因數(shù)合格率。同時(shí)減輕監(jiān)控人員日常操作量，將監(jiān)控人員的工作重心從單純的電壓調(diào)整工作轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷罕O(jiān)視與優(yōu)化分析工作上來，積極推進(jìn)地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)與市調(diào)、縣調(diào)AVC系統(tǒng)一體化進(jìn)程，全面提高重慶電網(wǎng)的無功電壓控制能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李端超，陳實(shí).安徽電網(wǎng)自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，（8）.

[2]許文超，郭偉.AVC應(yīng)用于江蘇電網(wǎng)的初步研究[J].繼電器，

2003，（5）.

[3]丁曉群，陳晟，許杏桃.全網(wǎng)無功電壓優(yōu)化集中控制系統(tǒng)在泰州電網(wǎng)的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，（12）.

[4]鄭文彬.廣西電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].廣西電力，

2010，（5）.

[5]惠建峰，焦莉，張世學(xué).自動電壓控制系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用分析[J].陜西電力，2009，（2）.

[6]董翔宇.地區(qū)電網(wǎng)無功補(bǔ)償容量優(yōu)化配置[J].儀器儀表用戶，

2007，（6）.

[7]吳東莉，鄭文彬.廣西電網(wǎng)AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步研究[J].廣西電業(yè)，2007，（8）.

[8]劉峰.AVC實(shí)用化探討[J].電氣應(yīng)用，2007，（10）.

[9]丁曉群，黃偉，鄧勇.基于分級遞階的地調(diào)/中心站模式無功電壓控制系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，（5）.

[10]史歡，黃曉勝，曾文君，等.磁控電抗器的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置[J].中國電力，2011，（1）.

（責(zé)任編輯：王祝萍）