省地協調自動電壓控制（AVC）實現方法的研究

劉偉

【摘 要】隨著經濟的飛速發展，市場競爭日益激烈，電力企業之間的競爭也是如此，要想在競爭中脫穎而出，需要確保電網的安全、經濟和優質運行，電網自動電壓控制系統是確保這一終極目標的關鍵，控制好無功電壓，并將其優化分布，分解協調，結合理論與實際經驗，對電網進行控制，從而有效的提高電網的運行能力。區域電網公司的主要職責是：經營管理電網，保證供電安全，規劃區域電網發展，培育區域電力市場，管理電力調度交易中心，按市場規則進行電力調度。本文主要就地區電網自動電壓控制系統的原則、系統結構、控制策略、安全按策略進行簡單介紹和分析。

【關鍵詞】電壓自動控制；系統結構；控制策略；安全策略

一、電壓自動控制系統的控制目標和分級控制

隨著科技的日新月異，電力調度自動化進程在不斷推進，電力系統的安全、優質運行是人們生產和生活的需求，而電壓是確保電能質量的關鍵一環，電壓質量好，線路的損耗會相應的減少，用電單耗也會得到降低，這樣，工業和農業生產、人們的日常生活得到了保障。電壓自動控制系統則是保證電壓質量的關鍵所在和基本條件。電網電壓無功自動控制AVC系統（簡稱“AVC系統”）是在各節點電壓合格、關口功率因數符合標準的前提下，對收集到的實時數據進行在線分析和計算，對在線電壓進行優化控制，合理調配主變分接開關和電容器、發電機，通過調度自動化系統實現對電壓無功優化控制，力求電壓質量最優化，提高輸電效率，降低網損，實現穩定運行和經濟運行，是順應社會發展的戰略要求，共創和諧社會。任何一個產品都有它的衡量標準，當電能指標符合相關規定的指標系數時，電力才能發揮最佳效果，電壓自動控制系統的控制目標是電網安全、優質和經濟的運行，通過無功補償和調壓手段控制好電壓質量，提高電力系統的穩定性和安全性，降低線損。電力系統是一個繁榮復雜的系統，AVC系統在控制時力求使電網無功潮流最優，以電網無功功率和電壓分布為依據，對全系統的各個環節和節點進行調控，盡可能做到分層分區最優化。基本電壓等級的劃分就是電力系統中發、輸、變、配、用五個環節中電壓所要遵循的規矩。地區電網電壓無功控制演變為一個分級、分層、復雜的分布式遞階優化控制問題。

二、地區電網無功電壓自動運行現狀

（一）地區電網的低負荷、高負荷

電流在流過變壓器繞組和輸電線路時，變壓器繞組和輸電線路的電阻是發熱的，會損耗能量，降低電壓，當電力系統負荷重時，電流會更大，能量降低會更多，電壓變低更明顯。在電網的運行過程中，一旦遇到用電的高峰期，電壓的高負荷可能會導致無功補償不到位，造成電壓不穩定，影響電路的輸送質量，功率因數突然下降，影響到靈敏度強的電力設備，從而可能會在一定程度上導致地區電壓崩潰甚至大規模的斷電。反之，低負荷狀態下的電網導致無功過剩，長期小負荷運行，將會更嚴重的導致運動部件磨損加劇，發動機燃燒環境惡化等導致大修期提前的后果。所以，我們需要對電網及電力設備進行及時、準確的了解和認識。

（二）地區電網無功電壓監管不到位

我國地域廣闊，電力系統的無功優化是一個受約束、變量大的混合性問題。現階段，地區對電網無功電壓的監管有待改善，僅僅只是依賴人工來對無功電壓進行管理，一旦工作人員的專業知識不過硬，僅僅靠自己的工作經驗來對電壓的流動進行判斷和操作，很有可能會出現失誤和延時，造成人力、物力、財力的浪費。

三、地區電網自動控制系統的實施策略

隨著變電站電力調度自動化的推廣，數字化、智能化的綜合性變電站被廣泛投入使用，不斷完善、提升硬件和軟件的功能，AVC系統的控制作用才會更加彰顯。地區電網自動控制系統的實施策略如下：

（一）具體操作規定

國內的分散控制是以變電站為中心，采用閉環控制的原理，利用計算機技術和網絡通信技術，調節有載調壓變壓器的檔位，來實現無功電壓的最優化，解決約束條件松弛等問題，主站通過調度自動化系統來對電網全局運行的電壓、無功功率、功率因數等方面進行監管和綜合優化處理，通過變壓器分接開關和無功補償設備投切發出指令，力求排除任何異常情況，將地區電網的損耗降至最低，實現地區電網優化和自動控制。

（二）地區電網系統的大體改造

電力調度是電網安全、穩定運行，對外供電及各項電力生產工作有序運行的保障，是以計算機為核心的電網監控調度自動化系統。電力系統的規模越大，監視、控制的功能就越復雜，地區電網自動化控制系統和電力調度自動化系統同步運行，后者是前者的主要數據來源，二者再結合數據采集與監視控制系統，對變電站和電容器發出指令，變電站子站中KV母線電壓采樣要與RTU裝置送省調的母線電壓采樣同源，確保數值保持一致，變電站AVC子站中廠用母線電壓采樣宜采用電壓變送器或者具備濾諧波功能的測控裝置，合理選擇高壓廠變有載調壓的檔位等等措施來實現對電網系統的大體改造，力求電網電壓優化分布。

（三）邏輯改造

我國國家電網以一橫（三峽至常州±500伏直流輸變電工程）、一縱（三峽至廣東±500千伏直流輸電工程）為骨干架構基本成型。控制邏輯改造的重點是找到下達指令的機組邏輯接口，從機組DCS系統采集信號的所有通道保持開放，搭建必要的投入、切除邏輯，涵括條件判斷、操作界面、記錄等等。邏輯改造是在對無功優化控制系統分層次、分區域控制的前提下，對控制結構采取相對應的控制骨架，結合分散協調控制，實現對電力全網的層級（協調層級和各變電站間的執行層）、全面的統籌和改造，控制電網自動化系統得以優化。

（四）培訓高素質工作人員

現代社會是一個飛速發展的高科技社會，各個領域及各個行業都需要具備專業素質的綜合性人才。專業人才，是通過學習接受某方面技術知識，熟悉相關技術知識，具備該專業技術能力的突出人員。

總結：綜上所述，隨著經濟的飛速發展，市場的競爭越來越激烈，電力企業要想在競爭中站穩腳跟，必須從自身的實際情況出發，開創新路徑，對地區電網控制系統進行不斷優化和改革，形成無功電壓控制閉環，采用科學的技術和先進的設備，培養高素質的專業技術人員對電網進行監管，找到合適自己企業發展的道路，減少能量損耗，提高電能使用率，保證電力系統的安全，實現電網的經濟、安全、穩定運行，使電力企業逐步走向智能化、自動化，不斷推動我國電力事業的發展，便利人們的生產和生活。

參考文獻：

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（作者單位：國網太原供電公司）