地區(qū)電力調(diào)度自動化AVC閉環(huán)控制安全策略探究

王明雨，李志鵬，王 洋2，萬 茹

（1.國網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司，天津 300190：2.國網(wǎng)天津市電力公司，天津 300010）

當前我國變電站普遍采用AVC（自動電壓控制）系統(tǒng)實現(xiàn)電力調(diào)度，在提高功率因數(shù)、降低網(wǎng)損等方面發(fā)揮了重要作用。AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計可實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)信息的智能化采集，結(jié)合電力故障具體類型給出相應的安全策略，促使電力調(diào)度可靠性與智能化程度得到顯著提升。

1 AVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作流程

1.1 AVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

AVC系統(tǒng)的全稱為自動電壓控制系統(tǒng)，基于計算機技術針對配電網(wǎng)無功、電壓進行實時監(jiān)測，并實現(xiàn)對無功設備的協(xié)調(diào)控制，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。地區(qū)電力調(diào)度自動化AVC閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由省調(diào)AVC系統(tǒng)、調(diào)度自動化（SCADA）系統(tǒng)、AVC系統(tǒng)監(jiān)控目標、實時數(shù)據(jù)采集接口、無功電壓計算分析平臺、廠站設備控制出口等結(jié)構(gòu)組成，用于針對各廠站母線電壓、主變功率進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)全網(wǎng)控制目標。

1.2 工作流程分析

AVC系統(tǒng)基于PAS網(wǎng)絡模型實現(xiàn)對電網(wǎng)無功電壓的分析計算，借助SCADA系統(tǒng)優(yōu)化全網(wǎng)無功電壓，以此實現(xiàn)對電網(wǎng)的閉環(huán)控制。同時，基于220kV主變高壓側(cè)分別針對省級、地區(qū)電網(wǎng)進行分層、分區(qū)處理，借助數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡模型構(gòu)建廠站、控制設備記錄的關聯(lián)性，配合EMS系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)同運轉(zhuǎn)，并采用增量更新算法完成自動監(jiān)控模型的構(gòu)建與驗證，實現(xiàn)智能建模[1]。

2 地區(qū)電力調(diào)度自動化AVC閉環(huán)控制安全策略的具體設計

2.1 某電力調(diào)度系統(tǒng)建設情況

以某區(qū)域電網(wǎng)為例，該電網(wǎng)覆蓋范圍達472km2，為超過75萬戶電力用戶提供電網(wǎng)建設、運維管理、電力營銷等服務，對于供電可靠性提出了較高的要求。當前該地區(qū)共建有13座110kV變電站、32座35kV變電站，輸電線路為1169.11km，10kV配電線路為3802.36km，市區(qū)內(nèi)電纜化率為94.53%。在該地區(qū)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)建設方面，其AVC系統(tǒng)主要由自動電壓調(diào)整程序、遙控程序與報警程序組成，為實現(xiàn)AVC閉環(huán)安全控制，更好的實現(xiàn)對電網(wǎng)故障、異常情況的及時有效處理，提升電力調(diào)度自動化運行的可靠性，還需對其安全策略進行優(yōu)化。

2.2 AVC閉環(huán)控制安全策略設計

2.2.1 AVC系統(tǒng)控制模型建立

AVC系統(tǒng)通過控制、計算運行參數(shù)，來調(diào)節(jié)影響電壓的參數(shù)，以此實現(xiàn)電壓智能化控制，其主站一級控制模型為：

在考慮到電力生產(chǎn)成本、電網(wǎng)運行損耗等因素的基礎上，應利用網(wǎng)損最小作為目標函數(shù)與約束，完成三級控制模型的構(gòu)建：

2.2.2 基于閉鎖功能實現(xiàn)安全隔離

基于AVC系統(tǒng)閉鎖功能執(zhí)行故障隔離策略，通過切斷存在數(shù)據(jù)傳輸錯誤的節(jié)點，并運行備選方案，保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。以220kV主電網(wǎng)系統(tǒng)為例，當檢測得出其電壓數(shù)值低于標準值時，應閉鎖主變壓器分接頭，并將電容器分別接在110kV、35kV變電站中，用以防止電網(wǎng)帶故障運行而加大電網(wǎng)損耗。在AVC系統(tǒng)的閉鎖控制功能設計上，應從以下三個層面入手：

其一是針對閉鎖控制范圍進行設定，應將故障設備或故障節(jié)點與設備所在系統(tǒng)、上級節(jié)點間的連接切斷，避免系統(tǒng)帶故障運行；其二是針對閉鎖控制警告提示進行設計，應依據(jù)變電站運行需求或電力用戶需求完成故障判斷周期的設定，例如當變壓器檔位處于10kV上限、無法繼續(xù)操作時，可以判斷變電站將出現(xiàn)運行故障，設置10min的閉鎖控制周期，倘若維修人員未能在規(guī)定時間內(nèi)排除故障，則應基于閉鎖功能切斷設備運行，并發(fā)出故障警告；其三是結(jié)合變電站系統(tǒng)運行特點設定閉鎖控制狀態(tài)，分別完成冷閉鎖、熱閉鎖的設置，例如熱閉鎖控制運行滿一個周期后，倘若設備故障未能得到有效排除，則立即執(zhí)行冷閉鎖控制，通過切斷故障設備保障變電站系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

2.2.3 基于參數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)故障智能判斷

結(jié)合變電站系統(tǒng)運行常見故障問題，擬圍繞以下三類參數(shù)進行優(yōu)化設計：其一是電壓參數(shù)，依據(jù)電網(wǎng)運行需求針對母線電壓進行優(yōu)先級別的設定，以此決定故障設備的切斷順序、控制電壓輸出值，并將補償電容器安裝在主變壓器接頭處，實現(xiàn)母線電壓的優(yōu)化。其二是無功電壓參數(shù)，借助AVC系統(tǒng)控制模型與變電站智能調(diào)節(jié)技術實現(xiàn)對無功電壓參數(shù)的校正，防范在特殊情況下出現(xiàn)無功電壓數(shù)值不準確的問題，保障計算數(shù)值的精確度。其三是關口功率因數(shù)，通常AVC系統(tǒng)依照調(diào)節(jié)順序、次數(shù)、補償、設定的流程進行參數(shù)調(diào)節(jié)，依據(jù)電容組在母線上的運行情況進行參數(shù)智能調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對設備運行故障的智能判斷[2]。

2.2.4 基于數(shù)據(jù)傳輸排除安全故障

首先基于AVC系統(tǒng)創(chuàng)設數(shù)據(jù)傳輸遙控關系表，對照表中數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)判斷有無異常情況，進而決定是否發(fā)出警報；其次構(gòu)建遠程數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，依據(jù)數(shù)據(jù)警報排查故障問題，實現(xiàn)設備故障的精準定位與有效排除；最后是結(jié)合異常數(shù)據(jù)建立應急預案，保障AVC系統(tǒng)的正常運行，為維修人員留足故障排除時間。

結(jié)論：AVC閉環(huán)控制安全策略的設計，對于降低電力調(diào)度故障發(fā)生幾率、保障電力持續(xù)輸送具有重要意義?；诖?，應當著重圍繞閉鎖控制、參數(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘用孢M行AVC系統(tǒng)閉環(huán)控制安全策略的優(yōu)化設計，結(jié)合電力調(diào)度自動化運行需求提高AVC系統(tǒng)運行實效，進一步保障變電站的安全穩(wěn)定與智能化運行。