探討智能電網無功電壓自動控制AVC系統

鄧燕輝

摘要：為電力用戶供應優質、安全和經濟的電能是電力系統運行管理的基本目標。電壓對電能質量有很重要的影響，電壓過低或者過高都會對電氣設備的使用壽命和工作效率產生影響，不僅如此，電壓還會影響電力系統的穩定性和安全性，因此，減小電壓的波動幅度，使電壓維持在正常范圍十分重要。目前已經有法國、意大利、西班牙等歐洲國家，分析了各國的綜合情況，根據各國的實際需要，采用不同的方式實現自動電壓控制系統的功能。在電力系統中電壓和無功功率聯系密切，但是，電壓和無功功率的綜合應用的整合情況很復雜。

關鍵詞：智能電網;無功控制系統;AVC

1整體系統設計

傳統的無功電壓問題日益突出，主要表現在電壓合格率較低、電壓監視點眾多、日常調壓任務繁重、無功電壓關系復雜、人工調壓難度系數大、無功功率不合理以及流動不利于電網的安全經濟運行等。因此，設計了基于AVC的電網變電自動控制系統。其主要作用是提高電網的電壓穩定性，確保電網安全;提升電壓的合格率，保證優質的電力輸送;降低系統的網損，提高電力企業的經濟效益。

該系統主要有4個功能：建模與數據源、控制功能、人機界面、歷史查詢。為了網絡的安全防護和維護方便，使用SCADA/EMS進行網絡建模與數據量測，通過實時拓撲分區、全網電壓優化調節、全網無功優化控制、全網關口功率控制、全網自動協調控制等方法實現控制功能。并在人機交互界面完成電壓控制與調節、相關數據和信息反饋以及歷史數據記錄查詢等功能。

2 ?AVC系統的功能

AVC系統的控制模式。自動電壓控制系統有兩種模式。AVC系統使用優化控制模式時，系統進行靈敏度的分析，獲得控制設備對母線電壓等產生的影響的實時數據和各種相關信息，同時綜合考慮操作的費用，控制設備根據調整綜合指標的排序來進行科學合理的最佳選擇，保證系統的安全性和經濟性。母線電壓的校正控制的作用是對電壓進行實時監視，當出現電壓超過限度的情況時，系統立即進行優化計算并產生結果，及時給出校正控制方案，并有效地執行，減小了電壓大幅度變化的可能。功率因數的校正控制是實時監視各監視地區總加功率因數，及時對相關信息進行審查，減少了工作的失誤，增加了電壓的穩定性，減少網損。當電壓穩定在規定范圍而且功率因數保持正常時，網損的優化控制將分析電壓、網損以及關口功率因數的靈敏度，并根據分析數據和實際情況，對其進行科學的綜合調整，嚴格根據指標來選擇最佳的控制設備。保證電壓數值在合格范圍，同時保證電壓波動范圍小，增加了電壓的穩定性和安全性，同時保證了經濟效益。在分區控制模式下，電壓、功率因數的限值分為16區，根據當前狀態進行相應的控制。

3 ?AVC系統及電網自動化發展現狀

我國在20世紀末，開始將AVC系統應用于電網。AVC系統在電網系統中又被稱為二次電壓調節網，實現無功功率與電壓控制的功能。二次電壓調節指的是：由影響全網的發電機組的一次作用調節引起的電壓快速變化;由二、三次無功電壓控制調節引起的電壓慢速變化。在《電力工業部門關于調度機構開展安全文明生產達標和創一流工作的通知》和《國家電力公司建設國際一流電網調度機構考核標準（試行）》中，添加了考核電網AGC與AVC功能的規定，推動了AVC在我國電網的發展。

近10年來，我國電網已普遍推廣并使用了AVC系統，AVC系統能夠適用于我國的電網發展，最大限度的降低電網網損，穩定電網電壓。在傳統的電力系統中，有大量的網絡設備單元。發生故障后，不僅會造成巨大的經濟損失，還要耗費大量的時間進行檢查維修。傳統的電力系統的統計數據單一，現在已轉變成多元化的電力數據，使得電力系統具有更高的安全性和穩定性。

在現代電力系統中，為了進一步提高系統的安全性和穩定性，從根本上確保供電安全，我國已經逐漸開始使用自動化技術。與傳統的電力系統相比，電力自動化系統具有更高的效率、更優的穩定性。同時，還可以降低人工操作造成的失誤和人工電力數據統計的錯誤。對于電力企業而言，能夠有效的降低經濟損失，實現經濟效益。因此，使用變電自動化技術進行電力數據統計，可以提高系統的準確性，降低錯誤數據對電力系統的影響。

4現階段智能電網無功電壓運行存在的問題

現行階段，各地區電網都是按照不同規程制度和各級人員的責任心來管控無功電壓管理，通過人工就地和集控站手動調節在部分安裝，經常會發生運行不穩的情況，主要出現了以下問題：第一：在實際運行中，指定的計劃無法滿足電網會存在各種不同的工況;第二：由于無功電壓的關系非常復雜，所以變電站的值班人員工作強度非常大，電壓監視點很多，值班員需要花費大量的時間投入到觀察電壓和潮流狀況，日常調壓的任務非常繁重;第三：計劃與實際無法把全網運行的安全性與經濟性兼顧進來;第四：隨著時間不斷積累，調度、計劃人員的經驗不能及時完全的適應電網結構的日益變化。

5 ?AVC系統的改進與優化

5.1提高數據采集精度和正確性

在相應設備進行改造之前，應該對產生問題數據的站點進行變電部的加強其數據取值方法的整理和改變，并且要確保遙測數據的準確性，上送至AVC系統，比如都老隆站、龍川站等站點。然后才能算是相應設備的改造通過，再進行杜絕系統中出現的數據沖突問題、檢測數據是不是同步上傳，達到AVC系統調壓的效果符合電壓合格率的要求。又或者在刀閘位置不一致的問題上，則需要保證AVC的正常調壓。如果在監控設備時，遇見開關刀閘位置無法對應的情況，現場人員應及時強制對位，確認完畢后進行報告自動化、巡檢和遙信封鎖。然后再加強對刀閘機構箱的維護工作，不要造成位置輔助觸點損壞的情況。

5.2閉鎖條件優化

必須在保證設備安全的前提下，對閉鎖條件和方式進行適當的調整。AVC系統設置的閉鎖條件，是為了防止發生故障的設備能夠被強行控制，預防對設備造成的損壞。由AVC安全策略判定系統后，便成為了閉鎖狀態而判定設備為不可用，于是只能人工解鎖。但是從實際角度來出發，該設備其實仍是可用狀態，從而有調壓空間的情況卻無法調壓，使得電壓不合格和設備資源產生浪費。

5.3提高自動調節成功率

將人工控制通道與自動控制通道上端接口進行整合，當地區電網內各級變電所電壓處在合格范圍內，控制本級電網內無功功率流向合理，實現二者下傳指令的一致性。同一個電壓等級不同變電所電容器組根據計算決策誰優先投入，同一個變電所不同容量電容器組根據計算決策誰優先投入，控制本級電網內無功功率也趨向合理，提高自動調節的成功率。由于控制本級電網內無功功率趨向合理。

結束語：智能電壓控制AVC系統在安全和經濟性方面都具有明顯的優勢，可以同時保證系統和電網的安全性和實現經濟性的控制，隨著AVC系統的逐漸完善和成熟，AVC系統一定會發揮更大的作用，滿足電網自動化發展的需要，為電力企業帶來顯著的社會效益和經濟效益，促進電網調度由經驗型向分析型和經濟型發展。

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