程正敏　劉子嘉　國網(wǎng)上海市電力公司市南供電公司

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提高AVC系統(tǒng)對現(xiàn)場電壓無功控制能力的研究

程正敏劉子嘉國網(wǎng)上海市電力公司市南供電公司

摘要：調(diào)度端自動電壓控制AVC作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)電壓和無功的主要手段，在實際運(yùn)行中存在許多問題，其中包括電容器的不正確投切、閉鎖，以及無功倒送等。通過對現(xiàn)場電壓無功控制的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，給出了一系列解決方案，包括合理化參數(shù)配置、強(qiáng)化現(xiàn)場設(shè)備控制、優(yōu)化程序內(nèi)部設(shè)置等，提高了AVC系統(tǒng)對現(xiàn)場電壓無功的控制水平。

1　引言

在智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢下，提升電網(wǎng)快速判斷、準(zhǔn)確決策、自動控制的能力是現(xiàn)在的研究重點(diǎn)。自動電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）是其中重要的一環(huán)。區(qū)域AVC系統(tǒng)利用電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，通過SCADA系統(tǒng)，對系統(tǒng)中各變電站進(jìn)行分層、分區(qū)的電壓、無功的自動優(yōu)化控制，通過對電容器、電抗器、主變調(diào)壓裝置及其他無功調(diào)節(jié)裝置的控制，降低了網(wǎng)損、提高了電壓及電網(wǎng)關(guān)口功率因素合格率，保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)化AVC的電壓無功控制能力對提高電網(wǎng)運(yùn)行效率有著重要的意義。現(xiàn)在各網(wǎng)省公司及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)都針對AVC進(jìn)行了各類研究。以江蘇電網(wǎng)為實踐地[1]，提出了基于分級電壓控制的AVC系統(tǒng)，利用二次規(guī)劃求解方法指導(dǎo)二級電壓控制、以最優(yōu)化潮流計算指導(dǎo)三級電壓控制，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。提出的區(qū)域電網(wǎng)AVC模式通過對高電壓等級電網(wǎng)的閉環(huán)控制和下級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)約束[2]，實現(xiàn)了在線靜態(tài)預(yù)警和AVC的協(xié)調(diào)功能，并在華北電網(wǎng)取得了規(guī)模性運(yùn)用。提出了電網(wǎng)AGC和AVC的協(xié)調(diào)控制方法，同時滿足兩者各自的控制周期需求[3]。提出了結(jié)合靜態(tài)同步補(bǔ)償器的AVC調(diào)節(jié)策略[4]，討論并實現(xiàn)了不同等級電壓控制模式中的邏輯判斷標(biāo)準(zhǔn)和響應(yīng)策略。也有諸多電力公司根據(jù)其區(qū)域性特征對各自管轄地區(qū)內(nèi)AVC系統(tǒng)進(jìn)行了研究與優(yōu)化[5-7]。AVC系統(tǒng)的投運(yùn)已有較長時間，但普遍反映其對現(xiàn)場電容器、電抗器等無功平衡的實際控制能力，低于原綜合自動化站的電壓無功自動投切裝置的控制能力。本文通過對AVC系統(tǒng)的實際應(yīng)用、分析和探索，逐步解決控制能力問題，提高AVC系統(tǒng)對現(xiàn)場電壓無功控制能力。

2　AVC系統(tǒng)常見問題

圖1　AVC系統(tǒng)常見問題

AVC系統(tǒng)投入運(yùn)行后，普遍反映其對現(xiàn)場電容器、電抗器等無功平衡的實際控制能力，低于原綜合自動化站的電壓無功自動投切裝置（Voltage Quality Control，VQC）的控制能力。根據(jù)AVC系統(tǒng)投運(yùn)的實際情況。

AVC系統(tǒng)運(yùn)行時的常見問題有5種，見圖1：（1）負(fù)荷高峰時，系統(tǒng)缺無功，電容器不參與投入補(bǔ)償；（2）負(fù)荷低谷時，系統(tǒng)無功過剩倒送，電容器不切除；（3）電容器反復(fù)投切后閉鎖；（4）電壓低不通過主變有載調(diào)壓調(diào)節(jié)，采用投電容器，造成無功倒送；（5）其他程序問題。

3　AVC系統(tǒng)主要問題的解決方案

針對我公司在AVC在全覆蓋投入運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的上述現(xiàn)象，經(jīng)逐項技術(shù)分析，對各類問題進(jìn)行歸納，制訂的解決措施如下。

3.1主站參數(shù)設(shè)置問題和措施

（1）主站運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

功率因素的合理性：功率因數(shù)設(shè)置采用0.95～0.99，一般負(fù)荷不論是否高峰，有無功均能同時升降，無功負(fù)荷基本在有功負(fù)荷的1/3內(nèi)，功率因數(shù)能夠達(dá)到0.95以上，會造成電容器不投切；功率因數(shù)下限設(shè)置過高如0.97以上，會造成部分站電容器補(bǔ)充容量較大的投入后發(fā)生無功倒送情況；另外當(dāng)無功倒送時基本也會符合功率因數(shù)要求（在1、4象限，功率因數(shù)均大于0），雖有無功倒送切除功能，但實際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)部分站由于各種原因并未執(zhí)行該功能，因此建議可不采用功率因素控制。

自動模式下的切換門檻值的設(shè)置：當(dāng)小于設(shè)置有功值時，會采用電容器容量折算系數(shù)控制，高于設(shè)置有功值時采用功率因數(shù)控制，因此如參數(shù)設(shè)置小會造成低負(fù)荷時無法采用無功量控制，另外各站主變?nèi)萘坎唤y(tǒng)一，一般無法使用，如要使用應(yīng)將有功門檻值設(shè)置最大，確保各站均能適用。

采樣次數(shù)的合理性：系統(tǒng)中采樣次數(shù)設(shè)置最高只能3次，超過會出錯，時間設(shè)置為10 s的整數(shù)倍；

（2）其他參數(shù)設(shè)置

主變無功極性是否正確，極性錯誤會造成高峰時不投電容器，電容器投入后低谷時不切除問題；

電容器容量是否不準(zhǔn)確，包括分組值是否正確，設(shè)置錯誤會造成內(nèi)部計算錯誤，投切不正常。

分組電容器是否分組控制，如為控制總開關(guān)的會造成內(nèi)部計算錯誤，反復(fù)投切閉鎖。

運(yùn)行中設(shè)備在SCADA系統(tǒng)中的狀態(tài)是否正確，將影響系統(tǒng)拓?fù)浞治觯òㄩ_關(guān)、閘刀、手車、節(jié)點(diǎn)位置）。

另外AVC系統(tǒng)取用主變無功參數(shù)是否和現(xiàn)場對應(yīng)，AVC系統(tǒng)中遙測、遙控點(diǎn)位是否和PAS中設(shè)置一致，不對應(yīng)也均會造成設(shè)備不受系統(tǒng)控制。

因AVC系統(tǒng)的控制是通過拓?fù)浞治鰠?shù)計算進(jìn)行的，上述設(shè)置問題應(yīng)特別注意，任何差錯都會造成控制不正常。

單獨(dú)無功設(shè)置時主變無功設(shè)置原最小為0，即無功倒送不能設(shè)置為負(fù)值，如-0.1（即無功負(fù)荷為0.1 MVAR），否則系統(tǒng)會造成控制出錯。

3.2現(xiàn)場設(shè)備問題

有載調(diào)壓的調(diào)壓功能是否接入遙調(diào)，現(xiàn)場設(shè)備遙控是否正確投入，開關(guān)、手車等設(shè)備副接點(diǎn)是否正確，這些會影響系統(tǒng)拓?fù)浞治龊蛯嶋H控制的實現(xiàn)。

現(xiàn)場主變的有載調(diào)壓繼電器、電容器的鐘控、VQC控制等是否實際已退出，會造成系統(tǒng)出錯（非AVC控制），我們在應(yīng)用中也遇到現(xiàn)場VQC控制退出，但后臺實際未退出情況（部分綜自站VQC有自守功能，VQC停用后會自啟動），造成AVC切除電容器后，電容器又自動合閘，而AVC認(rèn)為遙控失敗，反復(fù)發(fā)出控制指令問題。

有載調(diào)壓電源小開關(guān)跳閘，開關(guān)機(jī)構(gòu)問題或其他設(shè)備問題（如返回超時）等均會造成AVC指令拒動。

主變無功變送器、變壓器檔位變送器等問題也會造成控制失靈。

部分主變無功變送器顯示數(shù)據(jù)為絕對值無方向，造成設(shè)置無功倒送切電容器的無法控制。

3.3其他問題

程序問題是AVC控制中的最主要問題，其正確性直接關(guān)系到AVC控制的有效性。

部分設(shè)計思路、參數(shù)設(shè)置等問題在前面已經(jīng)提起，也不再重復(fù)，將在下面功能改進(jìn)建議中提出，需要廠方逐步改進(jìn)。

單獨(dú)無功設(shè)置時主變無功最小值設(shè)置，經(jīng)建議廠方已改進(jìn)，目前已經(jīng)能夠?qū)o功倒送設(shè)置為負(fù)值。

4 AVC系統(tǒng)可改進(jìn)的功能

AVC系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓無功的控制因以控制電壓合格率為主，兼顧控制無功潮流，確保在電網(wǎng)設(shè)備正常運(yùn)行時的電壓、無功最優(yōu)化運(yùn)行。對于110千伏以下電網(wǎng)的運(yùn)行，由于主變均已裝有有載調(diào)壓，電壓合格率應(yīng)該由主變有載調(diào)壓來確保，只有當(dāng)主變有載調(diào)壓存在缺陷或退出時，再采取電容器等設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)救措施。電容器的無功補(bǔ)充，因以最大可能降低線損為目標(biāo)。當(dāng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在拒控情況應(yīng)該作為危急或重要缺陷報警，提示監(jiān)控人員及時處理。根據(jù)這些原則，AVC系統(tǒng)的程序改進(jìn)措施主要建議如下。

（1）對于主變有有載調(diào)壓裝置的，當(dāng)電壓越限時，系統(tǒng)通過計算投切電容器等無功裝置進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，如會造成無功越限的，一般不應(yīng)投切無功裝置，應(yīng)優(yōu)先考慮利用變壓器有載裝置進(jìn)行調(diào)壓，即電壓越限優(yōu)先考慮利用主變有載調(diào)壓進(jìn)行調(diào)壓，無功裝置的調(diào)壓作為應(yīng)急補(bǔ)充。

（2）目前分組電容器的容量采樣和補(bǔ)償，內(nèi)部計算程序為取大的電容器容量為基準(zhǔn)對象；建議改為取小的電容器容量為基準(zhǔn)對象，便于分組電容器能夠及時投入補(bǔ)償。

（3）電容器控制應(yīng)能根據(jù)不同運(yùn)行方式設(shè)置，需要考慮電容器運(yùn)行是分組開關(guān)控制還是總開關(guān)控制，如電容器分組運(yùn)行，但是總開關(guān)控制時，應(yīng)根據(jù)拓?fù)涞牟煌\(yùn)行方式（單投甲組、乙組或全投 ），能自動調(diào)整計算容量。

（4）當(dāng)需要分組電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償投切時，順序是：需要補(bǔ)償時先投容量小的電容器，還需要補(bǔ)償時再投容量大的電容器，當(dāng)過補(bǔ)償時先切容量小的電容器，還過補(bǔ)償時再切容量大的電容器。

（5）對于需要非正常投切電容器、調(diào)節(jié)電壓等需要系統(tǒng)能夠特殊報警，如拒絕調(diào)壓、切除電容器指令執(zhí)行，便與值班調(diào)度及時處理。

（6）系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置要靈活，如調(diào)壓時間和無功調(diào)節(jié)的動作控制時間能夠分別設(shè)置。

（7）220 kV系統(tǒng)合環(huán)的35 kV主變無功，應(yīng)每臺主變分別考慮補(bǔ)償情況；當(dāng)全局自動模式下的切換門檻值思維應(yīng)需要反之，如高于門檻值為根據(jù)補(bǔ)償需要投入電容器。

另外在電容器實際運(yùn)行容量和設(shè)置容量要能夠自動對比，使輸入人員能夠自查，及時發(fā)現(xiàn)問題（超合理偏差）。

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節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品

Study on Improving Automatic Voltage Control System for Field Voltage Reactive Power Control Capacity

Cheng Zhengmin, Liu Zijia
State Grid Shanghai Electric Power Company Southern Power Supply Company

Abstract:Dispatching side automatic voltage control AVC is considered as main measure to adjust field voltage and reactive power in control system, but it exists many problems during practicing, including incorrect capacitor switching, locked-in state, reactive over-compensation etc. Through analyzing field voltage reactive power control application, it puts forward series solutions, including reasonable parameter configuration, strengthening field equipment control and program setup optimization to improve AVC system to achieve field voltage reactive power control.

Key words:AVC, VQC, Dispatching Side, Grid Loss

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.02.010

關(guān)鍵字：AVC；VQC；調(diào)度端；電網(wǎng)損耗