吳志恒 李 芳

（河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731）

大電網自動電壓控制技術的研究及發(fā)展

吳志恒 李 芳

（河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731）

隨著社會經濟不斷的發(fā)展與我國電力企業(yè)不斷的提升，電力網絡也逐步加快形成一個巨大的互聯(lián)網絡系統(tǒng)，互聯(lián)網絡系統(tǒng)聯(lián)系的越來越緊密然而有效地提高了系統(tǒng)的安全性，但在對電力系統(tǒng)電壓的調控變得越來越復雜化及有一定的困難性。自動電壓無功控制（AVC）系統(tǒng)是針對傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式的弊端而開發(fā)的旨在提高電壓質量，降低網損的一個系統(tǒng)。其對電網的正常、穩(wěn)定運行而言具有重要的功能和意義。本文將對在大電網當中自動電壓控制技術的研究和發(fā)展進行探討。

大電網；自動電壓控制；問題；發(fā)展

1 引言

隨著我國國民經濟的迅速發(fā)展，幾年的城網改造，我國電網自動化水平發(fā)生飛躍發(fā)展，調度監(jiān)控信息系統(tǒng)廣泛應用。電能主要的質量指標就是電壓。電壓的質量對于保證用戶生產和安全，產品的質量和電氣設備壽命與安全有著重要影響。在電網當中無功電力是和有功電力相同的，都是降低電能損耗，保證電網安全運行的重要組成部分。我國電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷的擴大，電網之間的互聯(lián)性更強，整個電力系統(tǒng)的復雜程度也在不斷的提高，就使電壓的無功優(yōu)化的控制問題也越來越大，在原來只是變電站側安裝電壓的自動控制系統(tǒng)已經不能滿足現在的需要了，這種控制的方式只是一種局部的控制，不能對整個電網進行優(yōu)化。

大電網的電壓自動控制，不僅具有較高的安全性，其經濟性也在同等級控制技術當中，也有比較大優(yōu)勢，能夠對全局進行多目標的控制，當前，這種控制技術已經成為了相關人員的研究重點。但是，在實際的工作當中，要想建立好比較健全的控制系統(tǒng)，還有著許多的困難，和一般的控制系統(tǒng)相比，基于大電網的這種自動電壓控制的控制技術，對于控制模式，有著更加嚴格的要求，并且，控制裝置也比較多樣。盡管有關的研究在不斷的進行，仍然有許多的問題，需要我們不斷的處理和研究。

2 自動電壓控制系統(tǒng)概述

自動電壓控制系統(tǒng)是通過監(jiān)視變電站母線的電壓和關口無功，保證母線電壓和關口無功在合格條件下對無功電壓進行計算優(yōu)化，通過調整電網當中，可控的無功電源出力，對變壓器的分接頭不斷調整，來達到經濟安全運行的條件，降低網損，提高電壓的質量。

一般而言，自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）有兩種主要的形式，其中一種是集中型，在電網調度的系統(tǒng)和現場的調控裝置之間，閉環(huán)控制以實現AVC系統(tǒng)；另一種則是分散型，就是單獨的在現場的電壓控制裝置上調控模塊和計算模塊之間，閉環(huán)控制以實現AVC功能。

3 系統(tǒng)建設的必要條件

根據目前電網有關設備的運行狀況和電網自動化設備的具體狀況，自動電壓運行的控制系統(tǒng)的建設需要達到以下條件：

3.1 電網自動化調度系統(tǒng)的實用化水平要保持穩(wěn)定

無功優(yōu)化的自動電壓控制系統(tǒng)建設的前提條件就是電網自動化調度系統(tǒng)實用化的能力，電網自動化調度系統(tǒng)要可以提供全網準確的數據，是進行計算優(yōu)化的基礎。另外，系統(tǒng)還需要具備遙控和遙調的功能。

3.2 要具備優(yōu)良通道

進行主變分接開關的自動控制與電容器自動的投切，都要求具備優(yōu)質通道。否則就不能保證系統(tǒng)正常的運行。比如進行大規(guī)模光纖環(huán)網的建設，就能夠給實施遠方的自動控制，提供好的條件。

3.3 變電站的RTU更新

經過自動化的建設，電力變電站需要保證進行RTU的換代更新，各個變電站的無功功率，有功功率以及母線的電壓完全采集，并且具有遙控的功能。

4 自動電壓控制系統(tǒng)的控制模式

通過長期實踐和研究發(fā)現，從技術方面來說，自動電壓系統(tǒng)控制模式的選擇和研究對于自動電壓控制技術實施成功與否具有決定性的作用。當前在國內外，自動電壓控制系統(tǒng)主要有三種模式：兩層電壓的控制模式，軟三層電壓的控制以及三層電壓的控制模式。

4.1 三層電壓控制模式

三級電壓的控制系統(tǒng)，其全局控制主要可以分成三個層次，一是一級電壓的控制，二級電壓的控制以及三級電壓的控制。其中，一級電壓控制是由控制速度較快的發(fā)電廠構成的，控制器是勵磁調節(jié)器。二級電壓控制是地區(qū)的AVC系統(tǒng)構成的，控制器是在發(fā)電廠安裝的側電壓控制器；三級電壓控制是省電力調度中心AVC系統(tǒng)所組成的，也被稱作是全局控制，它可以給出每個廠站優(yōu)化之后的結果。

三層電壓的控制模式和兩層模式的方案相比，是利用了無功電壓區(qū)域特性把電網進行劃分成若干個可以相互解耦的控制的區(qū)域，并且以這種方式為基礎，實現分區(qū)分級控制。系統(tǒng)的控制力較強，可靠性能也比較高，但是這種模式十分的復雜，并且安裝設計的控制器也不能適應在電力系統(tǒng)當中，實時運行大幅度的變化。

4.2 兩層模式

兩層模式是一種比較簡單的控制模式，AVC的主站可以通過對于全網狀態(tài)的估計結果，實時的對電壓的控制進行決策，指令可以直接的下達到每個相關廠站，實施調節(jié)。對設備機械的投資也比較少，但是對于OPF依賴性比較強，在現實的運行當中不能保證可靠性，也不能夠確保電壓的穩(wěn)定性。

4.3 軟三級控制模式

在三級的控制系統(tǒng)和二級控制系統(tǒng)都不能夠滿足我國電力系統(tǒng)的發(fā)展需要的時候，有關的專家學者提出了軟三級的電壓控制模式，并且這種模式已經在我國得到了比較廣泛的應用。這種控制系統(tǒng)不用研制地理上進行分布的二級電壓的控制器。但是實際上還是一種二級電壓的控制模式，不過在其中加入了三級電壓控制模式的思想，形成了一種新的控制模式。這種控制模式的思想是：先把整個電網合理的進行分區(qū)，然后選擇中樞的節(jié)點，再通過三級電壓控制實時的對電壓進行無功優(yōu)化。給中樞節(jié)點電壓的參考值。然后在AVC的主站，以軟件的形式，進行軟二級電壓的控制，使中樞節(jié)點的電壓的實際值維持在參考值左右。

5 無功自動控制系統(tǒng)的運行效果及有價值的研究方向

5.1 系統(tǒng)的運行效果

①電壓質量顯著提高，社會效益倍增。電網電壓無功自動控制系統(tǒng)優(yōu)化方案的采用，使得電壓合格率提高，通過對母線的監(jiān)視，主站給出系統(tǒng)控制方案，可行性強，調節(jié)效果顯著；②輸電設備能力提高。電網電容器每天每臺平均投切次數降低，達到了無功分層就地平衡，提高了地區(qū)受電率。電網平均功率提高，保護了線路和變壓器。提高設備效率相當于增加了設備數量，節(jié)省了必要的設備投資，且增加了輸出電力的產值；③網損降低，經濟效益提升。該系統(tǒng)使得電網網損率降低，一年下來節(jié)省了不少設備開支，當區(qū)域電網全部大規(guī)模覆蓋之后，年效益非?？捎^；④系統(tǒng)控制模式安全可靠，提高了電網安全運行水平。分層分級控制模式安全性強，電網控制能力巨大，克服了單獨站內就地控制裝置的局部控制缺陷，提高了整體控制水平。所具備的自動閉鎖功能將電網所受影響控制到最小程度，達到了優(yōu)化策略的目的。

5.2 該系統(tǒng)有價值的研究方向

理論上講，集中且全局的處理局部優(yōu)化數據，最通常的是考慮通過調度中心來控制，根據全網狀態(tài)進行最優(yōu)化計算，得出最佳優(yōu)化方案，該方式既可得出全網電壓無功最優(yōu)解，又可進行安全性分析。具體的算法有線性規(guī)劃、遺傳算法、人工神經網絡等。這三者各有利弊：線性規(guī)劃速度快但不易收斂，遺傳算法速度慢不適于實時優(yōu)化計算，人工神經網絡有待探索中。實現操作性強的實時全局優(yōu)化控制值得作為未來的研究方向。

6 結束語

我國電力事業(yè)發(fā)展十分迅猛，使電力網絡連結成為了一個巨大復雜的互聯(lián)系統(tǒng)，所以，對與電壓調控的難度也越來越大。所以，大電網自動電壓控制系統(tǒng)的應用意義就變得更加的廣泛。對電力系統(tǒng)進行控制優(yōu)化，分級進行監(jiān)控每個子站的電壓，閉環(huán)進行控制，對防止電壓崩潰，減少網損，提高電力系統(tǒng)的經濟性和安全性，降低工作人員勞動的強度，增強經濟和社會效益，都有非常重要的意義。

[1]戴彥.自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)控制策略的比較和研究[J].華東電力，2013（01）.

[3]黃旭東.自動電壓控制系統(tǒng)在發(fā)電廠側的應用[J].浙江電力，2014（01）.

[6]程倫，趙自剛.基于協(xié)調控制的自動電壓控制系統(tǒng)分析[J].河北電力技術，2012（03）.

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1004-7344（2016）05-0296-02

2016-2-5

吳志恒（1973-），男，助理工程師，中共中央黨校畢業(yè)。

李芳（1985-），男，助理工程師，碩士，畢業(yè)于內蒙古科技大學，控制理論與控制工程專業(yè)。