淺談奎屯電網自動電壓控制系統的應用與分析

牛嘉鑫+姚晶+胡欣+王飛

【摘要】為了解決奎屯地區電網頻繁調節無功設備，減輕運行人員壓力，奎屯供電公司于2012年底開始推進建設AVC系統。但AVC系統存在的一些問題，致使監控人員須分散精力判斷AVC動作的正確性。本文針對奎屯電網AVC系統應用情況分析，為監控員優化AVC控制，提出可靠建議。

【關鍵詞】無功電壓控制；策略；應用分析

【Abstract】In order to solve the frequent adjustment of reactive power equipment in the power network in the Kuitun area and reduce the pressure on operating personnel， Kuitun Power Supply Company started to build the AVC system by the end of 2012. However， AVC system， some problems exist， resulting in monitoring personnel must be distracted to determine the correctness of AVC action. This article analyzes the application situation of the AVC system in Kuitun Power Grid and puts forward some credible suggestions for the monitor to optimize the AVC control.

【Key words】Reactive voltage control；Strategy；Application analysis

1. 引言

（1）隨著近幾年奎屯電網規模的日益擴大和負荷需求的不斷增加，負荷波動對其電壓及無功的調節越來越頻繁，電網無功潮流的不合理分布成為日益突出的問題，按照電網電壓和無功實行“統一調度、分級管理”的原則，且按逆調壓的方式做到無功“分層、分區和就地平衡”，保障電壓質量。單憑人工對電網電壓無功進行判斷操作和干預，既增加值班人員的負擔，又難以保證調節的合理性。

（2）實現全網自動電壓控制系統（Automatic Voltage Control-AVC），對全網無功電壓狀態進行集中監視和分析計算，從全局的角度對分散的電網無功裝置進行協調控制，是保持系統電壓穩定、提高無功電壓管理水平的重要技術手段。既保證電網的安全穩定運行，保證電壓質量和減少網損，又減輕運行維護人員的勞動強度。

2. AVC系統基礎建設分析

（1）目前，奎屯電網監控區現有64座變電站，其中220千伏變電站11座，110千伏變電站26座，35千伏變電站36座，除個別35千伏變電站無法實現廠站數據上送，不具備遠方監控外其他均已經全部實現無人值班，并由奎屯供電公司電力調控中心負責監控工作。奎屯電網AVC系統使用單站無功優化控制已經運行了一段時間了，系統運行穩定，但還是存在一些問題。

（2）奎屯電網AVC系統是基于OPEN-3000平臺下建設的，主要功能在于改變電網中無功補償設備的投切、變壓器分接頭的調整來完成電壓無功的“分層、分區”控制。AVC系統用以對全網無功電壓狀態進行集中監視和分析計算，從全局角度對廣域分散的電網無功裝置進行協調優化控制；AVC系統從PAS網絡建模獲取控制模型，從SCADA獲取實時采集數據，根據電網無功電壓實時狀態進行在線分析和計算，通過SCADA遠動通道下發遙控遙調命令，從而逐步逼近全網無功電壓潮流優化狀態?？碗娋WAVC系統是按照電壓等級進行分層，按照電網結構進行分區。AVC數據庫模型定義了廠站、電壓監測點、控制設備等層次記錄，通過網絡建模建立記錄之間的靜態關聯。AVC與EMS平臺是一體化設計，采用增量模型更新技術，自動建立AVC監控點和控制設備模型并自動驗證，實現了智能建模。

（3）奎屯電網大致可分為奎屯、烏蘇、沙灣三個片區，三個片區內35千伏變電站承擔著較多的農灌負荷（典型的夏大冬小），但這些變電站大多數都是設備老舊、自動化信息不完善、信息通道不穩定，甚至多次出現全站失去監控的情況，且變電站多數變壓器為無載調壓變壓器，無載調壓變壓器使得AVC系統缺少一個有利的控制策略手段。在全年負荷變化較大情況下，固定的變壓器檔位會使AVC系統自動調壓很難實施。所以，在系統自動調壓試驗階段，未將35千伏變電站納入AVC系統進行自動調壓。但根據電壓無功的“分層、分區，就地平衡”控制原則，通過統計發現35千伏變電站的無功補償設備的投切人工操作量在夏季負荷高峰時期非常頻繁。

（4）奎屯電網由于110千伏變電站設備狀態最為良好，設備信息、參數相對完善，首先納入AVC系統進行自動調壓。但發現一些投運時間長的變電站無功補償設備容量不足，容量多為2～3Mvar，調節能力有所限制，且110千伏變電站多為各片區的中心廠站，35千伏變電站若不能及時配合調壓，AVC系統調節效果不明顯。一些投運時間不長變電站則因為單臺容量過大造成，容量多為5～6Mvar，造成AVC系統認為無功過補，調壓未達到預想效果。其次110千伏變電站接入的較大波動性負荷，也嚴重制約了AVC系統調壓的準確性，造成調壓設備的頻繁動作。

（5）在調度、監控、繼電保護、自動化、運維檢修多部門配合下，進行針對影響AVC系統運行的問題大力整改后，對35千伏變電站設備進行升級改造，同時設優化系統參數。將35千伏變電站無功補償設備投入AVC系統進行自動調壓，提高AVC系統可用率。同時積極協調在技改工程中逐漸將無載變壓器更換為有載調壓變壓器，能夠使得AVC系統優化得出更好的調壓方案（AVC電壓無功策略簡圖見圖1）。

3. AVC系統控制策略

3.1奎屯地區AVC系統執行單站無功優化控制，AVC系統無功調壓按照九區域圖原理，AVC系統基本控制策略如下：

（1）低壓母線電壓越上限、無功正常時：下調主變分接頭。

（2）母線電壓越上限、無功越上限時：先下調主變分接頭再投電容器組。

（3）母線電壓在下限臨界、無功越上限時：投電容器組。

（4）母線電壓在上限臨界、無功越上限時：如還有電容器未投，則先下調主變分接頭再投電容器組。

（5）母線電壓越下限、無功越上限時：先投電容器組，如電壓仍低于下限則上調主變分接頭。

（6）母線電壓越下限、無功正常時：上調主變分接頭。

（7）母線電壓越下限、無功越下限時：先上調主變分接頭再切電容器組。

（8）母線電壓合格、無功越下限時：切電容器組。

（9）母線電壓在下限臨界、無功越下限時：如有電容器未切，則先上調主變分接頭再切電容。

（10）母線電壓越上限、無功越下限時：先切電容器組，如電壓仍高于上限則先下調主變分接頭。

3.2奎屯AVC系統測試及運行階段均使用上述無功策略，根據奎屯電網日負荷及電壓情況將系統時段分為四個時間區域，且每個主變檔位及無功補償裝置在每個區間內只能調節2次。

3.3在系統開環測試時，我們利用人工對無功及母線電壓進行置數，改變實際電壓數值、調整無功分布，來測試AVC系統下發命令是否正確，得到的結果均與策略一致。驗證AVC系統模型和策略執行都是正確的后，將AVC系統投入半閉環測試運行。

3.4在AVC系統半閉環測試時，我們將電壓和無功上下限值定義的較窄，這樣便于得到更準確的系統運行參數。測試期間發現在較窄參數設備情況下，無功策略下發命令頻繁，電容器及變壓器執行次數非常多，人工干預次數也非常多。主要有以下問題：

（1）首先，在測試初期為了利用AVC系統提高電網經濟運行。我們將功率因數區間設定的較高，這樣使得系統下發調壓命令很多，造成設備頻繁調壓，系統設備調節次數達到后，系統自動閉鎖調壓，這時由于電壓不能滿足要求，調控人員又進行人工干預；若可以將系統設定的無功電壓經濟運行的閥值適當修正或降低，則可以減少系統下發命令次數。

（2）其次，半閉環期間頻繁的調壓命令下發，容易造成AVC系統遙控成率低，尤其是主變并列運行進行系統自動調壓時，及其容易造成變壓器檔位不一致，因回調又受制于調節次數，所以易引起環流，造成安全隱患。遙調成功率低的問題可能是AVC系統并列運行的變壓器間隔時間小于廠站設置的間隔時間；再有調度主站在規定時間內（一般是30s）沒有收到廠站上傳的變位遙信，就判定為未收到變位動作，當AVC系統連續對某設備下發3次操作命令未成功時，將會閉鎖該設備，認定該設備拒動。這類情況在人工遙控操作時是可以執行成功，變位信息也能及時上傳，這是有可能AVC系統認為設備遙調的點號與SCADA遙調點號不是一個點號造成，兩個點號上送之間有時間差。

（3）最后，將系統電壓參數進行逐站設定，例如還有一些廠站電壓由于負荷波動造成越限，而無功補償裝置投入退出，又會造成系統認為無功過補或欠補的，那么可以將此類廠站AVC系統無功參數及功率因數參數區間根據年平均水平進行適當放寬，電壓區間也可以適當放寬，同時可以將電容器投切及主變調檔間隔時間由不少于5分鐘調整為10分鐘等，來避免波動性負荷的干擾；這樣會減少系統下發調壓指令，還可以保證電網電壓及時調整，減少人工干預。

3.5所以要使AVC系統實現自動準確的調壓，一是提高設備水平，二是完善調壓策略及修正參數設定。

4. AVC系統應用中分析

AVC系統進入閉環運行階段后，監控人員的操作量會大量減少，隨之而來的是對電網無功優化控制的分析與改進?？碗娋WAVC系統閉環期間發現的問題：

（1）經常出現無功設備保護閉鎖信息，造成AVC系統閉鎖調壓設備，無法進行自動調壓。這類問題主要一是設備停電檢修后，現場人員在對設備進行檢修調試完，設備已經恢復送電了，相關信息上送至AVC系統，系統默認有保護信息動作，造成設備閉鎖；二是一些設備測控系統不穩定AVC系統根據默認保護信息進行閉鎖造成不能調壓；三是由于現場人員不及時跟監控人員進行設備信息核對，造成此類閉鎖設備不能調壓的情況時常發生。

（2）系統部分廠站的無功補償裝置會出現AVC系統默認不具備遙控操作，但人工能夠進行操作；主要是部分設備的遙測信息會出現不刷新或者間歇性中斷，還有一些設備系統認定在冷備用狀態，實際在熱備用或者運行狀態，遙測遙信與現場不一致，甚至出現和SCADA信息一致的情況。

（3）電網中的無功補償裝置和變壓器檔位是AVC系統的主要調節設備。因此電容器和變壓器的異常、缺陷的及時處理是AVC系統正常運行的基礎，所以調控人員要加強與自動化、保護、方式、運維檢修部等部門溝通協調。AVC系統始終是為了優化電網經濟運行，減少調控人員頻繁操作，如果能將AVC系統各種操作提示等信息上送至實時監控信息里，并單獨成立一欄信息、強化語音告警，以便利于監控人員進行巡視和查閱；還能夠將AVC系統電壓調整相關設備動作信息自動統計，有利于調控人員進行分析和設備巡視。

（4）在實時電網電壓調節中往往會出現，個別廠站電壓無調節手段，需要其他廠站進行配合調壓，出現此種情況時，系統能進行告警提示；當主變檔位不一致，但調節達到規定次數時，必須進行回調，且不受調節次數的約束。

5. 優化AVC系統應用建議

奎屯電網在AVC系統閉環運行階段，電壓各項指標雖均在合格范圍內，無功調壓動作的設備均正確。但應持續跟蹤AVC系統運行情況，系統安全管理至關重要。所以需要加強各專業人員在系統維護、設備巡視、操作、檢修狀態下理清各自職責和工作流程規范，避免在AVC系統運行過程中出現安全事故，嚴格執行AVC系統運行的相關管理規定。監控人員在交接班時應加強AVC系統閉鎖設備進行交接。AVC系統的統計功能應該滿足運行管理人員的統計分析工作要求，為AVC系統功能的不斷完善提供數據支撐。

6. 結束語

（1）各個地區電網都會自身特點及運行要求，其地區負荷特性及電壓要求也有不同需求。所以AVC系統必須通過反復試驗和測試才能夠找到適合自身電網的參數設定和調壓策略。

（2）奎屯電網還是要在不同負荷時期及時跟蹤調整控制策略，完善應用功能，優化運行管理制度，努力增強奎屯地區電網無功電壓控制水平，提高電壓合格率和功率因數合格率。在嚴格遵循準確性、可靠性、時效性、安全性的原則下，減輕監控人員日常操作量，將監控人員的操作從單純的電壓調整工作轉變為電壓監視與優化分析工作，積極推進奎屯地區電網AVC系統與省調AVC系統一體化進程，全面提高奎屯電網的區域無功電壓控制能力。