胡強

（國網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000）

AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中的應(yīng)用研究

胡強

（國網(wǎng)湖南省電力公司婁底供電分公司 湖南婁底 417000）

通過AVC系統(tǒng)的運用，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行進(jìn)行自動化無功電壓控制，從而確保電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效運行，實現(xiàn)智能電網(wǎng)自動化、數(shù)字化目標(biāo)。此背景下，本文首先分析了AVC系統(tǒng)，其次對AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以供參考。

電網(wǎng)；AVC系統(tǒng)；自動化；應(yīng)用

1 引言

近年來，社會的迅速發(fā)展，使得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效運行成為電網(wǎng)企業(yè)的主要目標(biāo)，電網(wǎng)的無功電壓控制具有十分重要的作用，但其目前還存在一定的缺陷與不足，在一定程度上制約了電網(wǎng)的智能、安全運行。為了確保電網(wǎng)企業(yè)主要目標(biāo)的實現(xiàn)，必須對電網(wǎng)無功電壓進(jìn)行優(yōu)化控制，這就需要構(gòu)建AVC系統(tǒng)并加以完善，以更好的滿足人們對電能質(zhì)量的需求，全面提升電網(wǎng)的自動化控制和調(diào)度水平。

2 AVC系統(tǒng)概述

2.1 AVC系統(tǒng)定義

所謂AVC系統(tǒng)，即為自動電壓控制系統(tǒng)，其主要用于全網(wǎng)無功電壓運行狀態(tài)的集中監(jiān)控與計算分析，并在全局角度上對電網(wǎng)的廣域分散無功裝置進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。AVC系統(tǒng)能夠確保全網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，為電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)的電壓，并且還能夠切實提高整體電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行效益與無功電壓的綜合管理水平。具體來說，AVC系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動化的高智能軟件合理向閉環(huán)控制實踐方向的科學(xué)拓展，其是電網(wǎng)無功調(diào)度的最高發(fā)展階段，能夠為各區(qū)域電網(wǎng)無功電壓系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行與高效發(fā)展提供重要技術(shù)支撐。

2.2 AVC系統(tǒng)工作原理

某調(diào)度中心每間隔15min對電網(wǎng)內(nèi)部的發(fā)電機組下發(fā)母線電壓指令，AVC裝置接收指令后經(jīng)過計算，并且在綜合考慮各種閉鎖條件以后，向勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出增磁或減磁的控制信號。通過增磁減磁調(diào)節(jié)發(fā)電機無功功率，使母線電壓總是跟隨下發(fā)的母線電壓指令變化，以達(dá)到調(diào)節(jié)母線電壓的目的。該調(diào)度中心向電廠下發(fā)的母線電壓調(diào)節(jié)指令主要通過遠(yuǎn)動101模擬通道或104數(shù)據(jù)網(wǎng)通道直接下達(dá)至遠(yuǎn)動機，然后通過交換機傳輸?shù)絇LC模塊，最終由PLC輸出4～20mA送至AVC系統(tǒng)，同時也可以向電廠下達(dá)系統(tǒng)電壓計劃曲線，然后由相關(guān)裝置便按照系統(tǒng)電壓計劃曲線調(diào)節(jié)發(fā)電機的無功功率。圖1為AVC通道示意圖。

2.3 AVC系統(tǒng)功能

2.3.1 主機冗余配置

為了確保系統(tǒng)投入運行之后的安全性與可靠性，AVC系統(tǒng)設(shè)計為雙主機通過以太網(wǎng)的方式實現(xiàn)冗余設(shè)置，其中的一臺主機作為執(zhí)行者來完成所有功能任務(wù)，另一臺備機實時監(jiān)控主機工作狀態(tài)，如果主機出現(xiàn)故障，備機自動升級為主機接替執(zhí)行者任務(wù)。

2.3.2 測量功能

圖1 AVC通道示意圖

AVC系統(tǒng)具有測量發(fā)電機、220kV線路的遙信遙測信息的功能，主要涉及發(fā)電機、220kV線路的三相電壓、三相電流、轉(zhuǎn)子電流、有功功率、無功功率、cosφ、頻率F等內(nèi)容。

2.3.3 調(diào)節(jié)規(guī)律

通常情況下，無功功率調(diào)節(jié)器能夠依據(jù)電網(wǎng)的實際需求，以“等間隔變寬”的方式改變無功功率的調(diào)節(jié)速度。在實際調(diào)節(jié)過程中，還能夠依據(jù)調(diào)度中心下發(fā)的無功功率目標(biāo)值QM與實發(fā)值QS之間的差值△Q大小，決定第一個調(diào)節(jié)脈沖的寬度△T1，當(dāng)△Q處于較大狀態(tài)時，△T1就大，反之則小。隨著調(diào)節(jié)過程的進(jìn)行，△Q會逐漸變小，調(diào)節(jié)脈沖的寬度△T也逐漸變小，即為△T1≥△T2≥△T3≥△T4…，如圖2所示。

圖2 調(diào)節(jié)脈沖的寬度

2.4 AVC系統(tǒng)的限制條件

通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，AVC系統(tǒng)具備多個限制條件，以確保發(fā)電機的安全運行，主要涉及以下內(nèi)容：①強勵動作時不允許AVC調(diào)節(jié)。②低勵動作時不允許AVC調(diào)節(jié)。③頻率限制動作時不允許AVC調(diào)節(jié)。④無功功率達(dá)到上下限時，不允許AVC調(diào)整無功功率。⑤定子電流達(dá)到相關(guān)要求時，不允許AVC調(diào)整無功功率。⑥轉(zhuǎn)子電流達(dá)到上下限時，不允許AVC調(diào)整無功功率。⑦轉(zhuǎn)子電流達(dá)到上下限時，不允許AVC調(diào)整無功功率。⑧機端電壓達(dá)到上下限時，不允許AVC調(diào)整無功功率。⑨系統(tǒng)電壓達(dá)到上下限時，不允許AVC調(diào)整無功功率。⑩計劃電壓不在合理范圍，不采取調(diào)節(jié)。（11）發(fā)電機啟機及停機過程中AVC不參加調(diào)節(jié)。

3 AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中應(yīng)用

AVC系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)安全應(yīng)用的前提在于科學(xué)的設(shè)計，其是一個閉環(huán)控制的分層控制系統(tǒng)，能夠以SCADA實時獲取在線運行數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行自動分析與計算，并且對電壓各個監(jiān)測點、廠站、控制設(shè)備等進(jìn)行記錄，從而實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)下的智能建模。閉環(huán)控制的優(yōu)質(zhì)安全應(yīng)用策略主要包括以下幾方面內(nèi)容：

3.1 自動閉鎖的運行系統(tǒng)控制

AVC系統(tǒng)的一級控制是在自動閉鎖狀態(tài)下實施的，其能夠自動過濾信號輸出、輸入過程中的干擾因素與噪聲等，從而確保調(diào)度人員在無干擾的狀態(tài)下進(jìn)行異常事件的辨析與分析工作，此類自動閉鎖的狀態(tài)是在主網(wǎng)支撐電壓過低的條件下實施的，其能夠避免主網(wǎng)的無功吸收，從而較大程度抑制了主網(wǎng)電壓的崩潰問題。同時，自動閉鎖狀態(tài)控制主要發(fā)生于電網(wǎng)設(shè)備控制過程，一般包括對運行設(shè)備的控制以及對備用設(shè)備的控制，在對運行設(shè)備進(jìn)行控制調(diào)節(jié)時，需要考慮運行設(shè)備的狀態(tài)、電氣設(shè)備的相關(guān)參數(shù)以及自動閉鎖狀態(tài)下對設(shè)備信息的自動讀取及分析，以便進(jìn)行電氣設(shè)備檢修和復(fù)位。在備用設(shè)備控制過程中，主要是根據(jù)設(shè)備的開關(guān)刀閘的狀況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥\算，可在線調(diào)整備用的熱系統(tǒng)，但備用的冷系統(tǒng)需要進(jìn)行自動閉鎖調(diào)整。

3.2 AVC系統(tǒng)中心主站的自動化優(yōu)化控制

對于電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中的中心主站點，需要對其進(jìn)行合理的預(yù)算，并且還要針對10kV母線電壓的靈敏度變化情況，采取準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)控制靈敏度分析方法進(jìn)行科學(xué)的、合理的估算，在實際估算過程中，需要重視分析發(fā)電機準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的無功電壓特性，以避免各種不良振蕩狀況的出現(xiàn)，確保優(yōu)化控制的精度和可靠性。同時，為了有效避免環(huán)流現(xiàn)象的發(fā)生，還需要對并列的變壓器電氣設(shè)備進(jìn)行交替調(diào)整，并根據(jù)變壓器的運行內(nèi)容及容量等參數(shù)進(jìn)行不同的設(shè)定，合理調(diào)節(jié)變壓器的并列檔位，使之處于同一水平。但當(dāng)一臺主變閉鎖、另一臺主變壓器沒有閉鎖時，不能進(jìn)行并列調(diào)整，此時需要主動規(guī)避檔位不一致的狀態(tài)。除此之外，還要對變壓器電氣設(shè)備進(jìn)行顆?？刂坪碗妷旱膬?yōu)化調(diào)節(jié)，以減少電氣設(shè)備的運行動作次數(shù)，降低調(diào)節(jié)振蕩的發(fā)生幾率。

3.3 AVC系統(tǒng)的總體控制策略應(yīng)用

對于智能電網(wǎng)中AVC系統(tǒng)的應(yīng)用，可采用基于動態(tài)分區(qū)等級之下的專家控制策略，主要是在電網(wǎng)分層分區(qū)空間解耦的前提下進(jìn)行AVC系統(tǒng)的優(yōu)化策略控制，其在遵循高電壓水平下無功分層分區(qū)平衡優(yōu)化的原則下，按照響應(yīng)周期在時間上進(jìn)行解耦，此類控制策略能夠有效保障電網(wǎng)的全局優(yōu)化和協(xié)調(diào)性能，在模式優(yōu)先級和響應(yīng)周期考慮控制動作次序的同時，盡量防范控制過度或振蕩。在電網(wǎng)的無功平衡的局域性和分散性特點下，AVC系統(tǒng)實施對電網(wǎng)的無功分層分區(qū)控制，在自動控制下進(jìn)行空間上的解耦，并對相關(guān)的電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實時的記錄和跟蹤，其具體應(yīng)用策略主要涉及以下內(nèi)容：

3.3.1 電網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)

電網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)可采用區(qū)域電壓控制、就地電壓控制與電壓控制協(xié)調(diào)三種方式進(jìn)行，其中，區(qū)域電壓控制是區(qū)域電網(wǎng)整體無功平衡的結(jié)果，當(dāng)區(qū)域電壓偏高或偏低時，需要調(diào)節(jié)其無功設(shè)備，并且還要盡量少地調(diào)節(jié)設(shè)備的次數(shù)，以避免因調(diào)節(jié)而引起的振蕩。同時，就地電壓控制是當(dāng)電壓越限時，對其無功設(shè)備進(jìn)行啟動調(diào)節(jié)，按照就地電壓策略進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制，從而有效消除電壓越限。此外，對于電壓控制協(xié)調(diào)，其主要是依據(jù)“區(qū)域電壓控制＞電壓校正控制”的順序，在個別站點的母線越限時，落實電壓的校正控制策略，并且采取自適應(yīng)的電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)。

3.3.2 全網(wǎng)自動協(xié)調(diào)控制

全網(wǎng)自動協(xié)調(diào)控制即為電網(wǎng)的空間協(xié)調(diào)與時間協(xié)調(diào)，其中，所謂空間協(xié)調(diào)，主要是指在電壓無功空間分布狀態(tài)下，自動選擇優(yōu)化控制模式。而對于時間協(xié)調(diào)，則是指利用AVC系統(tǒng)自動設(shè)計混雜控制的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)閉環(huán)控制跟隨時間追蹤電壓無功狀態(tài)，在有序的狀態(tài)下進(jìn)行自動協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

綜上所述，在智能化、數(shù)字化水平不斷提高的現(xiàn)代社會中，通過AVC系統(tǒng)的合理應(yīng)用，可有效提升電網(wǎng)的運行狀態(tài)，并且還可確保供電的電能質(zhì)量，降低系統(tǒng)的網(wǎng)路損耗與調(diào)節(jié)控制人員的工作強度，大大提高了電網(wǎng)電壓的靜態(tài)穩(wěn)定裕度，促進(jìn)了全網(wǎng)無功電壓在線優(yōu)化控制和靜態(tài)的安全預(yù)警控制目標(biāo)的實現(xiàn)，從而提升電網(wǎng)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]黃農(nóng)純.電網(wǎng)調(diào)度自動化AVC系統(tǒng)安全控制策略淺析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（34）：117.

[2]畢全任，倪金剛，廖紅.淺析縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化AVC系統(tǒng)控制策略優(yōu)化調(diào)整[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（19）：90～92.

[3]劉印磊，秦昆，閆坤，等.電力調(diào)度自動化AVC閉環(huán)控制的安全分析[J].中國新通信，2015（23）：45.

TM734

A

1004-7344（2016）26-0077-02

2016-8-22

胡強（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事電氣自動化工作。