淺談基于調度自動化系統平臺的主站AVC系統

薛源

摘 要：龍巖電業局主站AVC系統是基于調度自動化SCADA/EMS系統平臺，利用SCADA/EMS高級應用功能對電網潮流進行動態估算，實時監測監控點的電壓和功率因數，根據設置的不同時間段、不同運行方式、不同負荷水平等條件給出相應的電壓無功控制方案，實現區域、廠站的電壓無功自動控制。文章分別從AVC系統的控制模式、控制方案和程序設計三個方面詳細了該AVC系統軟件。

關鍵詞：調度自動化系統平臺；主站AVC系統

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0081-02

1 概 述

隨著地區電網調度自動化SCADA（數據采集與監視控制系統）/EMS（能量管理系統）主站系統實用化水平的不斷提高，遙信、遙測數據準確性的不斷提高，遙控的更加可靠，以及狀態估計模塊對電網量測在線監視的實現，使得基于調度自動化系統的在線電壓無功優化控制系統得以實現。地區電網AVC 系統是調度自動化高層應用軟件技術向閉環控制方向的拓展。[1]

龍巖電網調度自動化硬件水平已經具備了實時數據采集和閉環控制的能力，本系統通過完備的高速電力數據通信網絡，利用EMS 系統的SCADA 應用功能，在調控中心采集包括母線電壓、發電機出力、線路潮流、開關刀閘位置等在內的實時信息，通過監視關口的無功和變電站母線電壓，保證關口無功和母線電壓合格的條件下進行無功電壓優化計算，并通過在調控中心遠方改變電網中無功補償設備的投切，變壓器分接頭的調整來滿足安全經濟運行條件，提高電壓質量，降低網損。

2 AVC系統介紹

AVC是EMS的重要應用子系統，為減少網絡不安全因素和控制命令傳輸環節，保證控制過程流暢性和可靠性，使系統維護量最小，遂采用與EMS平臺一體化的設計方案，在設計體系上，EMS 平臺支持AVC 應用子系統功能擴展， 這將為電壓無功控制提供統一平臺支撐軟件。龍巖主站AVC系統是采用山東積成電子iES600EMS系統的高層應用的自動電壓控制模塊，包括統一的支持軟件系統（數據庫系統和應用中間件系統等）和統一的SCADA/EMS 平臺軟件系統，以防止自動化人員因維護多套系統而加大工作量，避免因調度運行人員日常監視操作帶來的不適應。

這套地區電網無功/電壓優化控制系統具有兩種控制模式：優化控制模式和分區控制模式，在優化控制模式下的主要功能有電壓校正控制、功率因數校正控制、網損優化控制。根據用戶考核和管理的規定可設定上述三個主要功能的優先級。其中電壓上下限和功率因數上下限可分時段設置或以計劃曲線的方式給出，系統自動的根據負荷水平實現電網的逆調壓運行。對控制設備的選擇主要根據電壓、功率因數、網損的靈敏度分析和設備控制費用綜合評估計算得到的綜合指標進行選擇，實現優化控制，同時最大限度的減少設備的操作次數，提高設備的使用壽命，降低事故率，保證電網運行的安全。當電網部分遙信、遙測數據出現問題使優化計算不能完成時，系統自動切換運行方式為基于規則的分區控制。這種運行方式下，系統可以根據設定的電壓、功率因數限值進行變電站級別的無功、電壓控制，保證系統的連續穩定運行。在分區控制模式下可根據自定義的控制規則實現對廠站功率因數以及電壓的控制。

3 AVC系統的控制方案

3.1 變電站母線電壓的校正控制

對監控點的電壓進行監視，當出現電壓越限時，根據優化計算的結果產生校正控制方案，通過并聯補償設備的投切和變壓器分接頭的調整來保證監控點的電壓在規定的運行區間內。

3.2 關口功率因數的校正控制

對系統關口的功率因數進行監視，當超過給定的運行范圍時，根據優化計算的結果選擇投切某個并聯補償設備來控制功率因數，保證電壓變化不大，網損增加最少或減少最多。

3.3 網損的優化控制

在電壓和功率因數都合格的情況下，通過對設備的電壓、網損、關口功率因數的靈敏度分析和綜合調整指標來選擇控制設備。當網損減少小于控制死區值時不控制，根據典型日的負荷曲線預測設備投入或切除后至下一次切除或投入的時間，根據此計算優化電量，如果節約的費用大于設備的控制費和死區時才提出方案。對設備的控制保證電壓合格，同時不引起電壓的太大變化。

4 AVC系統程序設計

AVC系統能自動根據負荷水平實現電網的逆調壓運行，對控制設備的選擇主要根據電壓、功率因數、網損的靈敏度分析和設備控制費用綜合評估計算得到的綜合指標進行選擇，實現優化控制，同時最大限度的減少設備的操作次數，提高設備的使用壽命，降低事故率，保證電網運行的安全。

4.1 AVC系統特點

①根據PAS拓撲模型自動生成監控點；

②采用潮流計算的靈敏度分析方法；

③引入設備的控制費用，建立了設備控制費用綜合評估模型；

④控制方案全部由程序自動生成，有效的解決了三圈變壓器的控制問題；

⑤按照短期、超短期負荷曲線實現預控制和逆調壓；

⑥多個設備協調控制，如多個110 kV或35 kV的變電站的電源來自于同一個220 kV的變電站，可通過計算自動實現上下級廠站的協調調壓。

4.2 系統功能

①程序采用主、輔雙模塊互為熱備運行模式，提高系統運行的可靠性。

②對SCADA采集的數據采取數字濾波，可濾掉電壓、無功的擾動，避免或減少誤動；

③掛在同一條母線上的不同電容器組不允許同時操作；

④當電容器、變壓器保護動作時閉鎖設備；

⑤當電容器、變壓器動作次數大于本時段內限定的次數/日動總次數時，系統自動報警，設備不可用；

⑥根據實時數據判斷變壓器是否并列運行，并列運行變壓器統一調節；

⑦同一變壓器兩次調節時間間隔不小于3分鐘，同一電容器兩次動作時間間隔不少于5分鐘；

⑧系統根據實時數據自動生成子關口，并對子關口的功率因數監視；

⑨設備遙控/調成功但數據沒有刷新，將該設備禁用；

⑩當沒有調節手段時，系統進行報警；

11 具有三種工作方式： 其一，AVC系統完成所有的決策處理，給出控制方案，并執行該控制方案——閉環；其二，AVC系統只監視廠站電壓、功率因數的越限情況，不執行控制方案——開環；其三，AVC系統不產生方案——退出。

12 可以設置方案的控制優先級；

13 可根據檢修、保護等信息自主決定設備是否可控。

14 圖形化顯示界面：可直觀的顯示優化控制方案、關口信息、電壓越限信息等；

15 在優化模式下可提供各個設備對關口力率、網損的靈敏度查詢。

16 提供各種參數的在線修改。

17 自動記錄控制方案的詳細信息，

18 未能提出控制方案的給出詳細的原因分析。

4.3 功率因數控制限值與緩沖區

AVC功率因數控制限值處設置了一個緩沖區，以便提前給出執行方案，避免控制動作滯后造成的越限。例如，省調考核功率因數指標：當電壓小于220 kV時，cosφ應大于等于0.95且小于1，故實際程序設定中設置了一個0.005的緩沖區，當SCADA系統監測到cosφ減小到0.955或者增大到0.995時，AVC程序即開始決策處理，給出執行方案。

4.4 遙測電壓合理性檢查

為減少控制決策的失誤，AVC系統針對每個廠站設置了一個合理的電壓上/下限。

4.5 AVC系統軟件流程圖

龍巖地區電網AVC系統軟件流程圖，如圖1所示。

由圖可見，首先從調度自動化采集數據，經狀態估計處理數據，送入電壓矯正計算模塊、功率因數矯正計算模塊和網損優化模塊進行綜合分析，形成變電站變壓器分接頭調節、電容/電抗器投切等一系列指令，交調控中心控制系統執行。

5 結 語

龍巖地區電網從2003年開始就實現了AVC系統閉環控制運行，現投入AVC閉環控制的廠站共有27個，其中有9個220 kV廠站，15個110 kV站，1個35 kV站，2個10 kV站。共有81臺電容器，5臺電抗器，41臺變壓器。長期的運行數據表明，AVC系統的應用提高了10 kV母線電壓合格率，合理地使用了調壓設備和無功補償設備，降低了輸電網損，大大減輕了調度監控值班人員勞動強度，完善并提高無人值班變電站自動化水平。

參考文獻：

[1] 王士政.電力系統控制與調度自動化[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2] 李廣軍，崔天時，范永存.地區電力調度自動化AVC閉環控制安全策略 [J].農業科技與設備，2008，（2）：61-63.