張麗琴山西省臨汾市建筑勘察設計院

AVC自動電壓控制系統(tǒng)在智能電網中的應用

張麗琴
山西省臨汾市建筑勘察設計院

變電站軟件VQC、無功電壓控制裝置SVQC等是目前我國普遍使用的電壓無功自動調節(jié)系統(tǒng)，也是較為傳統(tǒng)的系統(tǒng)，但是這些方法都有一些不足的地方，比如關于全網范圍內的電壓無功優(yōu)化的問題，這些方法都不能很好地解決。為了提高電網的安全性和經濟性，保證電能質量。本文初步探究了國內電網已經引入的自動電壓控制系統(tǒng)即AVC系統(tǒng)，以及其在智能電網中的應用。

為電力用戶供應優(yōu)質、安全和經濟的電能是電力系統(tǒng)運行管理的基本目標。電壓對電能質量有很重要的影響，電壓過低或者過高都會對電氣設備的使用壽命和工作效率產生影響，不僅如此，電壓還會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因此，減小電壓的波動幅度，使電壓維持在正常范圍十分重要。目前已經有法國、意大利、西班牙等歐洲國家，分析了各國的綜合情況，根據各國的實際需要，采用不同的方式實現自動電壓控制系統(tǒng)的功能。在電力系統(tǒng)中電壓和無功功率聯(lián)系密切，但是，電壓和無功功率的綜合應用的整合情況很復雜。

實施AVC系統(tǒng)的基本構想

自動電壓控制系統(tǒng)的功能包括調度自動化系統(tǒng)的主站端，監(jiān)視各分站的母線電壓和關口的無功，并在電壓或無功超出限值時，及時進行提示、報警、或者及時通過自動投切電容器、升降主變壓器分接頭等方法，使電壓和無功及時恢復到規(guī)定的范圍，增加了電壓的安全性和穩(wěn)定性。分站不需要其他的特殊設備，基本的遙控等功能就可以對電壓和無功進行監(jiān)控，降低了對設備的需求，較少了設備的采購及維護保養(yǎng)的費用，減少了投入成本。

AVC 系統(tǒng)的功能

AVC系統(tǒng)的控制模式。自動電壓控制系統(tǒng)有兩種模式。AVC系統(tǒng)使用優(yōu)化控制模式時，系統(tǒng)進行靈敏度的分析，獲得控制設備對母線電壓等產生的影響的實時數據和各種相關信息，同時綜合考慮操作的費用，控制設備根據調整綜合指標的排序來進行科學合理的最佳選擇，保證系統(tǒng)的安全性和經濟性。母線電壓的校正控制的作用是對電壓進行實時監(jiān)視，當出現電壓超過限度的情況時，系統(tǒng)立即進行優(yōu)化計算并產生結果，及時給出校正控制方案，并有效地執(zhí)行，減小了電壓大幅度變化的可能。功率因數的校正控制是實時監(jiān)視各監(jiān)視地區(qū)總加功率因數，及時對相關信息進行審查，減少了工作的失誤，增加電壓的穩(wěn)定性，減少網損。當電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍而且功率因數保持正常時，網損的優(yōu)化控制將分析電壓、網損以及關口功率因數的靈敏度，并根據分析數據和實際情況，對其進行科學的綜合調整，嚴格根據指標來選擇最佳的控制設備。保證電壓數值在合格范圍，同時保證電壓波動范圍小，增加了電壓的穩(wěn)定性和安全性，同時保證了經濟效益。在分區(qū)控制模式下，電壓、功率因數的限值分為16區(qū)，根據當前狀態(tài)進行相應的控制。

AVC系統(tǒng)的運行環(huán)境

需要同時滿足調度自動化應用軟件PAS基本模塊已經安裝完畢、軟件可以正常運行、狀態(tài)預估合格率較高而且變電站四遙功能可以運用這些條件，AVC系統(tǒng)才可以運行。

AVC系統(tǒng)對軟硬件的要求。通過計算機技術和通信技術，檢查和使用自動控制電網中的無功資源以及調壓設備，確保電網的安全性和穩(wěn)定性，提高電能的質量。SCADA數據轉換接口和圖形轉換接口將軟件所需的圖形畫面以及電網參數進行及時的直接轉換，使數據更加直觀科學，然后SCADA下行通道命令執(zhí)行最終控制命令。

將AVC系統(tǒng)和AGC系統(tǒng)進行比較就可以發(fā)現，AVC系統(tǒng)比AVC系統(tǒng)復雜得多。這就要求各部門密切聯(lián)系和默契配合。AVC系統(tǒng)的控制原理簡單易懂，控制策略科學合理，控制流程簡潔明了，幫助提高電壓合格率和穩(wěn)定性、降低電壓網損。要具體實現該系統(tǒng)的功能，需要經過四個階段，開環(huán)運行階段：首先系統(tǒng)給出控制策略，然后調度人員對策略進行審查，審查后下發(fā)調令給變電人員，接著，變電人員按照命令進行操作；半閉環(huán)運行階段：系統(tǒng)對全電容器進行分析和計算，產生控制策略后直接利用遙控功能執(zhí)行，同時對主變壓器分接頭進行調節(jié)，系統(tǒng)綜合分析當前狀態(tài)，給出控制策略，調度員下調令給變電人員，然后變電人員進行操作；閉環(huán)運行階段：系統(tǒng)分析當前狀態(tài)，綜合考慮何種情況，產生最佳的控制策略，然后電容器和有載調壓變壓器直接通過遙控、遙調功能發(fā)出命令，然后系統(tǒng)執(zhí)行自動控制；與省調自動電壓控制系統(tǒng)閉環(huán)運行階段：接收省調自動電壓控制系

統(tǒng)的相關信息，及時和省調AVC系統(tǒng)聯(lián)網閉環(huán)運行。前兩個階段主要是驗證算法的正確性，及時發(fā)現問題，提出解決方案并有效執(zhí)行。過渡到AVC系統(tǒng)全自動運行階段，線閉環(huán)對電網各變電站的變壓器和電容器進行實時控制，提高地區(qū)電網電能質量、減少設備的操作次數，延長設備的使用壽命，降低各類事故的發(fā)生概率，保證電網的運行安全，提高了電壓的穩(wěn)定性。電網調度從傳統(tǒng)型向經濟分析型過渡，降低了值班工作人員的工作壓力，減少了工作時間，促進了無人值守建設的普遍化，同時保證了地區(qū)電網各節(jié)點的電壓合格率集中優(yōu)化全網無功配置，達到最優(yōu)化。

AVC系統(tǒng)的應用情況

自動電壓控制系統(tǒng)不僅保證了電壓處在合格范圍，而且降低了有載調壓變壓器分接頭的動作頻率，從而減少了系統(tǒng)工作的時間，使用自動電壓控制系統(tǒng)后，平滑進行電網的無功調節(jié)，減少了無功在用電高峰時段劇變的現象，保證了電能的質量和安全，即使是在用電高峰期，AVC的電容器也能利用自動投切和優(yōu)化投切功能來保證全網的功率因數都穩(wěn)定在合格范圍，達到了降低網損，提高電能質量的要求，實現了無功資源利用的最大化，而且合理投切各變電站的電容器，降低了主網電能損耗，促進了電網經濟的發(fā)展，帶來了經濟效益，增加了電網的穩(wěn)定性和安全性，即使是在高負荷時段，電網電壓也能保持在一個較高水平，不會出現驟減的情況，優(yōu)化了系統(tǒng)，降低了輸電損耗，不僅減少了浪費，而且增加了直接的經濟效益。事故告警系統(tǒng)和自動閉鎖系統(tǒng)為電網提供了安全保障，當電網狀態(tài)不正常時，軟件系統(tǒng)會及時地進行自動閉鎖，比如，系統(tǒng)中任何部分出現狀態(tài)不正常的情況時，系統(tǒng)都會及時發(fā)出信息，使問題能夠及時得到解決。因此，自動電壓控制系統(tǒng)幫助增大了無功資源的利用效率，保證了電壓綜合控制能力，并取得了預期的效果。

結語

自動電壓控制系統(tǒng)即AVC系統(tǒng)在安全性和經濟性方面都具有明顯的優(yōu)勢，可以同時保證系統(tǒng)和電網的安全性和實現閉環(huán)經濟性控制。自動電壓控制系統(tǒng)可以同時達到電壓質量最優(yōu)以及網損最小的要求。AVC系統(tǒng)承擔了電力系統(tǒng)自動調度的主要職責，幫助實現了電壓調度過程的自動化。隨著技術的進步，SCADA系統(tǒng)逐漸完善和成熟，遙測數據的準確率越來越高，遙控裝置越來越可靠，AVC 系統(tǒng)一定會發(fā)揮更大的作用。自動電壓控制系統(tǒng)更好地滿足了電網自動化發(fā)展的要求。AVC 系統(tǒng)在智能電網的成功應用，為電力企業(yè)帶來了顯著的社會效益和經濟效益，促進了電網調度由經驗型向分析型、經濟型發(fā)展，開拓了調度自動化的發(fā)展空間。