張金玉，倪國強，李偉杰，陳剛

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

AVC系統(tǒng)在嘉興220 kV電網(wǎng)的應(yīng)用

張金玉，倪國強，李偉杰，陳剛

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

無功電壓自動控制系統(tǒng)（AVC）能實時、有效地提高電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)，提升電網(wǎng)運行經(jīng)濟性、安全性和供電質(zhì)量，從而成為電網(wǎng)科學(xué)運行的重要手段。介紹了系統(tǒng)的原理、控制策略以及在嘉興220 kV電網(wǎng)的應(yīng)用情況，指出了運行中有待解決的問題。

AVC；應(yīng)用；自動控制；功率因數(shù)；合格率；無功優(yōu)化

隨著地方經(jīng)濟的快速發(fā)展，嘉興電網(wǎng)的規(guī)模和用電負荷也快速增長。為了向用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、可靠的電能，電網(wǎng)企業(yè)必須控制好電網(wǎng)的電壓和功率因數(shù)，但以往手動調(diào)節(jié)的方式在調(diào)節(jié)的及時性和全局性上已無法滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的要求。為有效改善電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)控制水平，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，嘉興電網(wǎng)于2009年投入了無功電壓自動控制系統(tǒng)（以下簡稱AVC），現(xiàn)已完成省地聯(lián)調(diào)和市縣聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)了無功大區(qū)域控制。

1 嘉興電網(wǎng)AVC系統(tǒng)總體概況

嘉興電網(wǎng)220 kV監(jiān)控中心（以下簡稱監(jiān)控中心）擔(dān)負著220 kV變電站的監(jiān)控運行工作，目前共負責(zé)5個操作站共24座220 kV變電站。從2010年1月開始，監(jiān)控中心負責(zé)所轄操作站AVC系統(tǒng)的運行監(jiān)視工作。圖1為監(jiān)控中心所轄監(jiān)控范圍及采用的監(jiān)控系統(tǒng)圖。

圖1 監(jiān)控中心所轄范圍及采用的監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 AVC系統(tǒng)基本原理

嘉興電網(wǎng)AVC系統(tǒng)通過SCADA(調(diào)度數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控)系統(tǒng)采集全網(wǎng)遙測、遙信實時數(shù)據(jù)，由AVC主站服務(wù)器采用電壓靈敏度校驗及優(yōu)化算法進行在線分析和計算，在確保電網(wǎng)與設(shè)備安全運行的前提下，以各節(jié)點電壓、省網(wǎng)關(guān)口功率因數(shù)為約束條件，從全網(wǎng)角度進行在線無功電壓優(yōu)化控制，實現(xiàn)無功補償設(shè)備合理投入和無功分層分區(qū)就地平衡與電壓穩(wěn)定，主變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少和電容器投、切最合理，電壓合格率最高和輸電網(wǎng)損率最小的綜合優(yōu)化目標。AVC主站系統(tǒng)優(yōu)化計算后，最終形成有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)、無功補償設(shè)備投切控制指令。各AVC子站接收相關(guān)控制指令后，借助SCADA系統(tǒng)的遙控、遙調(diào)功能執(zhí)行控制指令；同時，AVC系統(tǒng)還利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)各變電站有載調(diào)壓裝置和無功補償設(shè)備的集中監(jiān)視和管理，實現(xiàn)全網(wǎng)電壓無功優(yōu)化運行的閉環(huán)控制。

1.2 AVC系統(tǒng)構(gòu)成

嘉興電網(wǎng)AVC系統(tǒng)包括主站系統(tǒng)及各子站系統(tǒng)。其中，主站系統(tǒng)設(shè)在地區(qū)局調(diào)度所，各子站系統(tǒng)分別設(shè)置于監(jiān)控中心、110 kV監(jiān)控中心及各縣局調(diào)度，其組織結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成如圖2、圖3所示。

圖2 嘉興電網(wǎng)AVC系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)

圖3 嘉興AVC功能構(gòu)成

1.3 220kV部分AVC系統(tǒng)

監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)通過“拉終端”的方式，將原先5個操作站子站集成為監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)，從而由監(jiān)控中心實現(xiàn)AVC系統(tǒng)對所轄24座220 kV變電站的無功優(yōu)化控制。

監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)控制著嘉興地區(qū)目前運行的24座220 kV變電站母線電壓及無功運行情況，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的實際運行情況，與110 kV監(jiān)控及縣局AVC系統(tǒng)的控制對象為電容器和主變壓器分接頭不同，監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)的控制對象只是電容器。2010年1月底，嘉興電力局開始將110 kV監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)和縣調(diào)AVC系統(tǒng)納入地調(diào)AVC系統(tǒng)閉環(huán)運行。2010年12月26日，監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)完成省地聯(lián)調(diào)，標志著嘉興220 kV電網(wǎng)無功優(yōu)化實現(xiàn)了從嘉興區(qū)域到整個浙江省范圍內(nèi)的跨越。

2 AVC系統(tǒng)應(yīng)用效果

2.1 改變無功調(diào)節(jié)模式

AVC系統(tǒng)投入運行后，徹底改變了由運行人員通過手動控制電容器投切來實現(xiàn)變電站無功控制的方式，有效解決了以往無功控制中存在的監(jiān)控難度大、任務(wù)繁重、及時性差等問題。在監(jiān)控運行方面體現(xiàn)了以下優(yōu)勢：

（1）實現(xiàn)了無功監(jiān)控自動化，相對于以往人工監(jiān)視、手動調(diào)節(jié)的方式，既減輕了運行人員的監(jiān)控壓力，又大大提高了無功調(diào)節(jié)的及時性。

（2）減輕了運行人員的操作壓力。以往的調(diào)節(jié)方式是運行人員發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)不達標時，要先通過開票、審票等環(huán)節(jié)，然后才能操作，很難做到調(diào)節(jié)的及時性，同時也加大了運行人員的工作壓力，尤其是監(jiān)控中心要對24座變電站進行無功監(jiān)控，運行人員的工作強度很大。

（3）AVC系統(tǒng)投運后，無功調(diào)節(jié)從以往的局部調(diào)節(jié)向區(qū)域化、大范圍調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了無功在整個系統(tǒng)內(nèi)的平衡，尤其是AVC系統(tǒng)完成省地聯(lián)調(diào)后，無功調(diào)節(jié)實現(xiàn)了全省范圍的整體平衡，更加有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（4）運行、維護方便。AVC系統(tǒng)界面能清楚顯示系統(tǒng)內(nèi)各類無功設(shè)備的運行情況，與SCADA系統(tǒng)畫面根據(jù)不同變電站分散顯示不同，AVC系統(tǒng)做到了數(shù)據(jù)集中顯示。當有新的電容器投入運行時，監(jiān)控人員只需按照地調(diào)提供的信息表完成核對和進行電容器遙控試驗，即可將電容器投入AVC系統(tǒng)閉環(huán)運行。

2.2 提高了220 kV電網(wǎng)無功運行水平

浙江省電力調(diào)度運行技術(shù)中心發(fā)布的《浙江電網(wǎng)地區(qū)負荷功率因數(shù)考核管理辦法（試行）》，對220 kV變電站省調(diào)關(guān)口功率因數(shù)有如表1所示的控制要求。

表1 浙江省220 kV變電站無功電壓控制要求

AVC系統(tǒng)投入運行后，系統(tǒng)能根據(jù)電網(wǎng)無功運行情況進行實時調(diào)節(jié)，從而使調(diào)節(jié)的效果更好，功率因數(shù)的合格率明顯提高。圖4是2009年和2010年1-5月平均功率因數(shù)合格率情況的統(tǒng)計對比。2010年10月和11月各220 kV變電站平均功率因數(shù)合格率均達到99%以上。

從圖4中的統(tǒng)計對比數(shù)據(jù)看到，AVC系統(tǒng)投入后的2010年1-5月除春節(jié)的2月份外（根據(jù)省公司對無功的控制要求，春節(jié)期間AVC系統(tǒng)退出運行），220 kV變電站平均功率因數(shù)合格率均保持在99%以上，較2009年的平均功率因數(shù)合格率提升了2%～5%。

圖4 AVC投入前后功率因數(shù)合格率對比

根據(jù)統(tǒng)計，AVC系統(tǒng)投入后，變電站功率因數(shù)合格率在99%以上的變電站達到89.58%，其中功率因數(shù)合格率100%的變電站達到62.5%，說明AVC系統(tǒng)投入后，變電站在各個時段的無功調(diào)節(jié)達到了比較理想的水平，與以往人工控制的情況相比，合格率提升的效果十分明顯。

2.3 均衡電容器投切次數(shù)

監(jiān)控中心AVC系統(tǒng)是通過控制變電站電容器投切來實現(xiàn)無功優(yōu)化控制的。

嘉興電網(wǎng)AVC系統(tǒng)對電容器各時段的動作次數(shù)作了相應(yīng)設(shè)置，見表2，要求單臺電容器日累計動作次數(shù)控制在20次以內(nèi)。

表2 AVC系統(tǒng)對電容器各時段動作次數(shù)的設(shè)置

目前嘉興電網(wǎng)24座220 kV變電站共有運行電容器100臺，通過對2011年1-4月電容器動作情況的統(tǒng)計、分析，發(fā)現(xiàn)每臺電容器月平均動作43次，每天平均動作約1.4次，日均動作次數(shù)統(tǒng)計見表3。

表3 AVC系統(tǒng)對電容器日均動作次數(shù)的統(tǒng)計

從表3統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，電容器日均動作次數(shù)小于2次的臺數(shù)占總臺數(shù)的79%。通過統(tǒng)計監(jiān)控中心2010年的電容器動作次數(shù)，電容器動作月最大次數(shù)為178次，日均5.7次，遠小于AVC控制策略中容許單臺電容器日動作次數(shù)20次的要求。

結(jié)合AVC對電容器控制的情況，可以看出AVC系統(tǒng)投運后電容器動作有以下特點：

（1）動作集中在早、中、晚3個時段，主要原因是這3個時段負荷波動較大。

（2）動作次數(shù)帶有明顯的區(qū)域特點。嘉興市及所轄的5個縣市，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展都具有鮮明的特色，嘉善、平湖有部分重工業(yè)，如鋼廠、化工行業(yè)，因而負荷變動較大，這些地區(qū)變電站電容器的動作次數(shù)就明顯高于其他區(qū)域。

（3）同一變電站內(nèi)電容器的動作次數(shù)相近，說明AVC系統(tǒng)在控制上體現(xiàn)了良好的均衡性。

3 運行中存在的問題

AVC系統(tǒng)的投運使220 kV變電站的無功運行水平有了很大的提升，做到了及時、有效的調(diào)整，使區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)無功達到了平衡。

通過一年多的運行，發(fā)現(xiàn)AVC系統(tǒng)目前仍存在一些問題，主要表現(xiàn)在：

（1）由于AVC系統(tǒng)主要是通過主站SCADA系統(tǒng)來采集全網(wǎng)各節(jié)點的遙測、遙信數(shù)據(jù)進行判斷，然后發(fā)出調(diào)整指令，因此AVC系統(tǒng)的運行依賴于主站系統(tǒng)的運行情況。當主站系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，AVC系統(tǒng)對無功的調(diào)節(jié)也將受到影響。

（2）AVC系統(tǒng)對SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控有一定影響，主要表現(xiàn)在3個高峰時段和監(jiān)控人員進行操作監(jiān)盤時，因電容器動作頻繁，導(dǎo)致SCADA系統(tǒng)畫面不斷出現(xiàn)電容器間隔的接線圖而影響監(jiān)控，當現(xiàn)場操作運行人員需要監(jiān)盤時，若AVC系統(tǒng)發(fā)出指令進行電容器控制，彈出的畫面也會影響監(jiān)控人員的操作監(jiān)盤。

（3）AVC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)刷新比較慢，嚴重時與SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)相比延時達2 h以上，出現(xiàn)這種情況時監(jiān)控人員只能匯報調(diào)度然后重啟程序，數(shù)據(jù)才會更新。今后應(yīng)對AVC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、更新作相應(yīng)改進。

（4）當電容器事故跳閘，相關(guān)電容器保護信號在出現(xiàn)瞬時復(fù)歸的情況下，AVC系統(tǒng)將無法對事故電容器進行控制閉鎖，導(dǎo)致系統(tǒng)退出運行。如果此時現(xiàn)場人員對電容器設(shè)備進行檢查，可能存在一定的安全隱患。

（5）春節(jié)期間，為確保電網(wǎng)運行設(shè)備的安全和電壓質(zhì)量，防止電網(wǎng)出現(xiàn)嚴重的高電壓現(xiàn)象，AVC系統(tǒng)需要退出運行。在此期間就需要監(jiān)控人員通過控制電抗器、電容器進行無功控制，造成功率因數(shù)合格率明顯下降。

4 結(jié)語

電壓和功率因數(shù)是電能質(zhì)量的重要指標，改善電壓、優(yōu)化無功和提高功率因數(shù)合格率是向用戶提供優(yōu)質(zhì)電能的前提。隨著調(diào)控一體化的深入，區(qū)域AVC系統(tǒng)將發(fā)揮越來越關(guān)鍵的作用。

AVC系統(tǒng)在嘉興220 kV電網(wǎng)的應(yīng)用，顯著提高了區(qū)域系統(tǒng)電壓合格率，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟和安全效益。而對于目前存在的問題，相信通過自動化系統(tǒng)的升級和通信技術(shù)的發(fā)展，也將會得到有效解決。

[1]黃晟.蕪湖電網(wǎng)自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)的功能與應(yīng)用[J].安徽電力，2006，23（3）:36-38.

（本文編輯：龔皓）

Application of AVC System in 220 kV Jiaxing Power Grid

ZHANG Jin-yu，NI Guo-qiang，LI Wei-jie，CHEN Gang
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Automatic Voltage Control（AVC）system can achieve real-time and effective increase of grid voltage and power factor，enhance the operational economy，safety and quality of power supply of grid.Therefore，it becomes an important tool for scientific operation of grid.This paper introduces the fundamentals and control strategy of AVC system and its application in 220 kV Jiaxing power grid and points out the problems in operation that need to be resolved.

AVC；application；automatic control；power factor；eligibility；reactive power optimization

TM712

：B

：1007-1881（2012）02-0021-04

2011-08-29

張金玉（1984-），男，甘肅蘭州人，助理工程師，從事變電運行工作。