電網(wǎng)AVC系統(tǒng)應(yīng)用分析及相關(guān)問(wèn)題探討

摘 要：電力系統(tǒng)運(yùn)行管理旨在經(jīng)濟(jì)、高效、安全地供應(yīng)電能，無(wú)功電壓調(diào)節(jié)在維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中顯得尤為重要。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化和數(shù)字化程度的不斷提高和完善，AVC系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。文章簡(jiǎn)要概述了電網(wǎng)AVC系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)效益，并結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)AVC系統(tǒng)”軟閉鎖“問(wèn)題、過(guò)于依賴(lài)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)、設(shè)備問(wèn)題進(jìn)行探討，有針對(duì)性地在提高AVC系統(tǒng)可靠性、集合相關(guān)工具軟件和控制通道、改進(jìn)控制設(shè)備等方面提出了改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：AVC系統(tǒng)；應(yīng)用分析；問(wèn)題探討

中圖分類(lèi)號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）33-0049-02

1 電網(wǎng)AVC系統(tǒng)概述

1.1 AVC系統(tǒng)工作原理

AVC系統(tǒng)集中監(jiān)視和分析計(jì)算全網(wǎng)無(wú)功電壓狀態(tài)，并從全局的角度出發(fā)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制分散的電網(wǎng)無(wú)功裝置。為了保障電網(wǎng)控制過(guò)程的可靠性和流暢性，減少控制命令的傳輸和系統(tǒng)維護(hù)量，AVC系統(tǒng)作為EMS的應(yīng)用子系統(tǒng)，集成了EMS平臺(tái)，包括了同一的SCADA/EMS平臺(tái)軟件和其他支持軟件系統(tǒng)，從而有利于減少工作人員維護(hù)系統(tǒng)的工作量。AVC系統(tǒng)的基本原理是與調(diào)度中心主站EMS平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)，控制模型可以借助PAS網(wǎng)絡(luò)建模來(lái)構(gòu)建，并通過(guò)SCADA來(lái)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后在線(xiàn)分析、計(jì)算電網(wǎng)無(wú)功電壓狀態(tài)，適時(shí)地從SCADA遠(yuǎn)動(dòng)通道進(jìn)行遙調(diào)遙控命令的發(fā)布傳輸，從而實(shí)現(xiàn)更為集中地監(jiān)視、管理、優(yōu)化、控制全網(wǎng)有載調(diào)壓裝置和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，促進(jìn)了全網(wǎng)電壓無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行的控制。AVC系統(tǒng)可以通過(guò)管理區(qū)域、電壓等級(jí)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分層等進(jìn)行分層，數(shù)據(jù)庫(kù)模型對(duì)電站、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、控制設(shè)備等各個(gè)層次記錄進(jìn)行了定義，各層次記錄通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建模實(shí)現(xiàn)了彼此之間的靜態(tài)關(guān)聯(lián)。

1.2 AVC系統(tǒng)功能

①全網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)。在無(wú)功功率流向合理的狀態(tài)下，當(dāng)某變電站電壓出現(xiàn)超限運(yùn)行的情況，在對(duì)比分析了不同級(jí)別變電站電壓的基礎(chǔ)上，需要決定調(diào)節(jié)上級(jí)變電站還是本變電站有載分接開(kāi)關(guān)，以達(dá)到多級(jí)電壓控制協(xié)調(diào)的目標(biāo)。②全網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化。全網(wǎng)各級(jí)電壓并未超限時(shí)，為了有效的提高無(wú)功功率平衡和電功率因數(shù)，需要合理地控制管理本級(jí)電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功功率的流向，在計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，還可以選擇優(yōu)先投入不同變電站電容器組、同電壓等級(jí)變電站不同容量的電容器組。③安全控制。綜合采用靈敏度矩陣和潮流計(jì)算方法，完善電網(wǎng)設(shè)備動(dòng)作閉鎖機(jī)制，合理地設(shè)置各個(gè)設(shè)備動(dòng)作間隔時(shí)限。

1.3 AVC系統(tǒng)的效益

通過(guò)對(duì)比分析變電站投入使用AVC系統(tǒng)前后狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)作次數(shù)明顯降低、電壓合格率顯著改善、功率因數(shù)也得到了提高，帶來(lái)了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

①減少設(shè)備動(dòng)作次數(shù)。有載調(diào)壓變壓器分接開(kāi)關(guān)和電容器投切動(dòng)作的次數(shù)和頻率不宜過(guò)高，AVC系統(tǒng)能夠有效地解決該問(wèn)題，有利于提高了設(shè)備的壽命、減少設(shè)備維護(hù)次數(shù)、降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。②提高電壓合格率。基于全網(wǎng)的角度，AVC系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)地控制，更有效提高了電壓的質(zhì)量和減少了人工干預(yù)。③轉(zhuǎn)變了電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理方式。傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度更多的是依靠人工判斷、人工操作等經(jīng)驗(yàn)性的模式，AVC系統(tǒng)大大地促進(jìn)了電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化程度的提高，有利于全網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、高效、智能運(yùn)行，同時(shí)減少不必要的人力投入。④降低了設(shè)備損耗和投資。AVC系統(tǒng)通過(guò)分層、就地平衡和調(diào)節(jié)電網(wǎng)無(wú)功功率，顯著地實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)的降損節(jié)能，提高了區(qū)域受電力率。同時(shí)，AVC系統(tǒng)降低了設(shè)備動(dòng)作次數(shù)和故障率，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)通道和設(shè)備遙控故障，提高了全網(wǎng)的安全性，也帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題探討

2.1 AVC系統(tǒng)“軟閉鎖”

AVC系統(tǒng)“軟閉鎖”是指，當(dāng)保護(hù)信號(hào)送達(dá)到SCADA主站時(shí)，相關(guān)設(shè)備保護(hù)狀態(tài)將會(huì)被AVC系統(tǒng)啟動(dòng)，該設(shè)備并沒(méi)有直接接受到系統(tǒng)的發(fā)令，這種閉鎖保護(hù)方式只是對(duì)AVC系統(tǒng)本身發(fā)揮作用，并未對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)閉鎖控制。

此外，由于通道等問(wèn)題，保護(hù)信號(hào)存在被延誤的情況，主站端在一段時(shí)間后接收到，系統(tǒng)啟動(dòng)閉鎖程序?qū)⑹チ藭r(shí)效性。有時(shí)還會(huì)存在保護(hù)信號(hào)漏報(bào)等情況，這將嚴(yán)重威脅到AVC系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，遠(yuǎn)控遠(yuǎn)調(diào)通道又缺乏實(shí)時(shí)性、可靠性，AVC系統(tǒng)還可能會(huì)帶來(lái)極為嚴(yán)重的事故。

2.2 過(guò)于依賴(lài)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)

AVC系統(tǒng)需要依靠SCADA系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、發(fā)布、遙控、遙調(diào)，SCADA系統(tǒng)本身就存在一些缺陷和問(wèn)題，這將會(huì)影響到AVC系統(tǒng)遙控可靠性、實(shí)時(shí)性、控制精度等方面。AVC系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中有時(shí)會(huì)遇到一些失真數(shù)據(jù)，AVC系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能將會(huì)在一定程度上受到影響。比如電壓測(cè)量值偏小，變壓器將會(huì)接收到AVC系統(tǒng)調(diào)高檔位的指令，將會(huì)提高了電壓的實(shí)際值，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。通過(guò)SCADA系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)，基于遙控、遙調(diào)執(zhí)行和返校成功率不高，全網(wǎng)操作時(shí)間將會(huì)變長(zhǎng)，當(dāng)面對(duì)很大數(shù)量調(diào)節(jié)廠(chǎng)站時(shí)，不易實(shí)現(xiàn)負(fù)荷快速變化的目標(biāo)。

此外，在某些時(shí)間段中，電網(wǎng)常常處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)將要實(shí)現(xiàn)數(shù)量較大的遙控、遙調(diào)操作，所剩的空閑系統(tǒng)資源極少，這將對(duì)SCADA系統(tǒng)形成不好的影響，同時(shí)大量信號(hào)交錯(cuò)將會(huì)出現(xiàn)信號(hào)淹沒(méi)現(xiàn)象，嚴(yán)重干擾了系統(tǒng)的正常監(jiān)控功能。

2.3 相關(guān)設(shè)備存在的問(wèn)題

為了構(gòu)建電網(wǎng)AVC系統(tǒng)，電網(wǎng)需要達(dá)到高度自動(dòng)化程度，這將對(duì)電網(wǎng)設(shè)備提出了較高的要求。在高負(fù)荷、電壓較大波動(dòng)的情況下，現(xiàn)有的油浸式110kV變壓器有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)將會(huì)頻繁動(dòng)作，一天內(nèi)分接開(kāi)關(guān)的動(dòng)作次數(shù)常常超過(guò)了10次的限值要求，將會(huì)在一定程度上影響電壓的合格率。基于價(jià)格低廉特點(diǎn)，通常采用電容器組作為無(wú)功補(bǔ)償裝置，但是會(huì)帶來(lái)可控性差、無(wú)法跟蹤無(wú)功負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)整、滿(mǎn)足不了電網(wǎng)要求、浪費(fèi)資源、影響電壓質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定等問(wèn)題。并且電容器分組常常出現(xiàn)配置容量不合理，降低了電容組的使用率。

3 改進(jìn)AVC系統(tǒng)的措施

3.1 提高AVC系統(tǒng)的可靠性

VQC裝置雖然在全網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化存在缺陷，但與AVC系統(tǒng)軟閉鎖相比較，VQC將I/O系統(tǒng)和計(jì)算分析集合于一體，閉鎖信號(hào)可以通過(guò)相應(yīng)裝置的硬接點(diǎn)輸入，所以VQC裝置的閉鎖具有較高的閉鎖可靠性、時(shí)效性。

3.2 集合相關(guān)工具軟件和控制通道

集合EMS系統(tǒng)于一體有利于克服AVC系統(tǒng)過(guò)度依賴(lài)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以充分結(jié)合發(fā)揮潮流計(jì)算、PAS狀態(tài)估計(jì)等在線(xiàn)分析工具的作用，利用PAS狀態(tài)估計(jì)完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有利于促進(jìn)數(shù)據(jù)精度的提高。基于控制通道方面問(wèn)題的考慮，可以使用獨(dú)立的專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)通道，規(guī)避SCADA系統(tǒng)的干擾作用，實(shí)現(xiàn)快速控制的功能。

3.3 改進(jìn)控制設(shè)備

針對(duì)AVC系統(tǒng)高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備要求，逐步采用先進(jìn)的電網(wǎng)設(shè)備。對(duì)于電力變壓器的有載分接開(kāi)關(guān)采用真空開(kāi)關(guān)技術(shù)，隔30萬(wàn)次操作才需要維護(hù)一次并且沒(méi)有運(yùn)行時(shí)間的限制。

先進(jìn)的新技術(shù)的應(yīng)用將解決AVC系統(tǒng)受限于有載調(diào)壓動(dòng)作次數(shù)的問(wèn)題，確保了電壓的穩(wěn)定性。無(wú)功補(bǔ)償裝置建議采用具有平滑調(diào)整能力和抑制諧波放大功能的，SVQR調(diào)壓式無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置采用了調(diào)壓器調(diào)節(jié)電容器段電壓來(lái)改變無(wú)功補(bǔ)償容量，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)精細(xì)調(diào)節(jié)補(bǔ)償容量，同時(shí)有效的克服了電容器組投切過(guò)程中出現(xiàn)的重燃過(guò)電壓和涌流問(wèn)題。

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