1、浅析 AVC 自动电压控制系统在智能电网中的应用【摘要】为提高电网整体的安全性和经济性，电压作为电能质量的重要指标。为了保障电能质量，提高输电效率，降低网损，实现稳定运行和经济运行，是顺应社会发展的要求。本文主要对电网的无功电压集中优化自动控制进行了分析，实现无功电压优化和自动控制 AVC(Auto Voltage Control)系统。 【关键词】无功电压；智能；自动电压；系统控制； 中图分类号： TM921.5 文献标识码： A 文章编号： 1、Smart AVC 概述 Smart AVC 是使电网无功电压控制的全过程达到智能化的过程，其目标为：(1)实现电网安全稳定运行，降低电压崩溃事故
2、大规模停电风险；(2)提高电能的电压质量，全网全方位电压合格率统计达到 95以上；(3)提高输电效率，最大限度的降低线路损失，全网线损率达到 55，年节约线损电量 700 亿 kWh；(4)提高用户的用电的效率、可靠性；(5)提高供电设备利用率 1015；(6)实现绿色电网，年减少工业粉尘及二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳等气体排放量 2 亿吨左右，节约电网无功补偿投资 300 亿元。 2、AVC 系统控制策略 AVC 的控制策略确保了电压无功控制的有效性，使无功分布满足分层分区平衡原则，分片优化，在保证电压合格的基础上，尽量减少各个区域无功流动，从而降低网损。 21 实时拓扑分区 AVC 数据库
3、模型定义了厂站、电压监测点（母线） 、控制设备（电容器及变压器）等记录。基于一体化 SCADA/EMS 平台，AVC 从 SCADA 中获取电网实时量测数据，从网络建模中获取设备参数及其物理联接关系。因为电网运行方式具有闭环结线、开环运行的特点，分区方法是以 220KV或 110KV 变电站为中心，其所供电的下属变电站构成一个区域。 22 区域调压和厂站调压协调配合 AVC 对电网电压无功状态轮循监视，对于每个区域，采用如下控制策略： （1）当区域内个别变电站电压需要调节时，首先调节该变电站电压；（2）如果区域内变电站电压都处于合格范围内，根据区域电压质量统计结果，当该区域电压普遍偏高（低）时
4、，考虑启动区域调节设备（一般为电容器）进行区域电压调节。在投切区域内变电站电容器时，允许无功在同等级电网合理倒流，倒流限值可以由用户设置。在实际运行中，110KV 电网一般呈放射状运行，当无功向上级电网倒流时，切除该电容器。 23 变压器和电容器分时段协调配合 根据电网无功平衡基本原则及电压无功设备控制上的电气特性，区域内 110KV 变电站采用如下调压控制策略： （1）电压偏低时，优先投入电容器并尽量使其投入运行，提高电容器投入率。 （2）根据母线时段设置，调整各变母线电压上下限。高峰时段电压下限偏高，低谷时段电压上限偏低。 （3）因每天调压设备动作次数是有限制的，根据日负荷曲线变化规律，辅
5、以人工经验修正，合理分配负荷时段及各时段变压器调节次数。 （4）各时段调节次数考虑负荷动态特性，在负荷上坡段、下坡段采取动态控制策略，尽量减少设备动作次数。 3、Smart AVC 过程 31 宏观电压水平控制 电网的电压水平取决于直接接人电网的全部，起码是大多数变压器的使用变比。对已经正常运行的电网来说，基本上不存在什么问题。我国电网由于无功补偿布局不科学，无功长距离、大功率从高压电网向低压电网输送，从发电厂向需求侧输送，因而从高压电网到低压电网。从发电厂到需求侧，变压器的标幺变比呈减小趋势。随着电网无功优化调控过程的展开，变压器的标幺变比的差别会趋于减小。电网无功优化过程中的调控过程主要无
6、功就地平衡的控制。 32 按电压分层控制 Smart AVC 实施按电压分层控制原则，即 1000(750)、500(330)、220、110(66)、35、10、04kV 分层控制。各级调度各管一层。管好下级电网及发电厂注入本级电网的无功值为优化值；照此实施电压质量差别电价政策。 33 智能化控制过程 331 智能化控制 安装在变电站的 ASVC 或发电厂的微机励磁控制器，加分布式无功补偿计算模块，构成 Smart AVC。SCADA 从现场采集实时计算需要的数据，计算注入电网要求的实时无功优化目标值，与实时无功值进行比较得出偏差调控量，ASVC 进行偏差纠正调控，只要每一个场站不断的进行这
7、种闭环调控调控一次，电网迭代一次，电网中的无功潮流就会逐步自趋优化。这种跟踪电网负荷不断变化调控的闭环控制过程显示了 Smart AVC 智能控制功能，体现出 Smart AVC 的一切特征。下图 1 显示出了就地分布式的闭环控制过程，不受通道限制，不依赖状态估计，不受调度中心是否具备计算条件限制，显示了它的自适应能力与自愈功能。 图 1 就地闭环控制系统 4、电网 AVC 系统数据接口 电网 AVC 系统只借助接口程序从 SCADA 系统读取实时数据，对设备的控制指令也是由接 1：1 程序传送到 SCADA 系统，再由 SCADA 系统执行控制指令，这样能保证在一段时间内同一设备只发一个控制
8、指令，因此AVC 系统与 SCADA 系统无内部耦合性，不影响 SCADA 系统的内部物理结构和逻辑流程。 42 网络拓扑分析 网络拓扑分析即实时电网分析，根据电网元件的分布和接线情况，以及 SC ADA 系统采集到各厂站断路器、刀闸状态，确定全网的实时电气联通情况，将全网划分为电气上相互分离的若干个电气岛，为电网的无功优化分析、网损计算等建立网络模型。 43 实时全网无功优化模型 无功优化控制系统模型，不考虑投资因素，所以模型的目标值 F 为系统网损(PLOSS)最小，即：F=minPLOSS 实时无功优化就是在满足节点电压约束条件下，寻找网损最小的潮流最优分布方案，包括投切电容器、调整发电
9、机无功出力和调节有载变压器分接开关。 调节有载变压器分接开关和投切并联补偿电容器时，都要考虑该设备的操作对系统各节点电压的影响，就要进行电压预算。 5、AVC 优化控制实例 某 35kV 变电站由于带冶炼厂负荷，负荷和电压波动较大且变化频繁。单台主变 6300kvar，最大有功负荷 5000kW，最小有功负荷 2400kW，最大无功负荷 2100kvar，最小无功负荷 1000kvar，1 号电容器 1200kvar。 电网 AVC 系统提示最优运行方案为 1 号电容器长期投运，晚高峰时（1821 时）有载变压器分接开关运行在 7 档，低谷时（227 时）有载变压器分接开关运行在 4 档，其它
10、时段有载变压器分接开关运行在 6 档。运行效果为变压器高压侧功率因数最高 09（无功倒送） ，最小 0.88，平均 0.92。10kV 母线电压最高 10.6kV，最低 10.02kV，电压合格率为98.21。 结束语 电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件。有效的电压调节和无功补偿不仅能保证电压质量，而且能提高电力系统的稳定性和安全性，而电压质量的提高与网损的降低是一致的。因此，为了提高电网的电能质量，进一步减轻调度员和监控员的劳动强度，同时也为了拓展电网调度自动化系统 SCADA/EMS 的应用范围，充分发挥该系统的潜力，新增了实时电压无功优化自动控制（AVC）系统。 【参考文献：】 1周招鹤,刘康军.电网 AVC 系统存在的问题及改进措施J.电工技术,2010 年 10 期 2钟毅,陈蕊.地区电网 AVC 系统设计与实现J.电力系统保护与控制,2008 年 23 期 3庄小健,王承民,熊辉.配电网无功电压智能化控制策略探讨J.广西电力,2011 年 03 期 4常秉玉.自动电压控制功能建设全面展开N.国家电网报,2010 年 5王汉杰.基于全网 AVC 的地区电网无功电压控制D.浙江大学,2010 年
