姚璟杰 許鳴吉 沈磊 劉嘉寶 毛偉

摘要：首先介紹了上海市北電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的模式選擇及定值設(shè)置;隨后分析了主變分接頭和電容器的理論動作策略;最后，通過對轄區(qū)內(nèi)富錦站單日AVC動作案例的分析，總結(jié)了現(xiàn)有策略存在的若干問題，可為后續(xù)策略優(yōu)化研究提供基礎(chǔ)分析。

關(guān)鍵詞：AVC;動作策略;主變分接頭;電容器

0? ? 引言

隨著電力負荷和電網(wǎng)容量的增加，電網(wǎng)安全經(jīng)濟問題日益突出。電力系統(tǒng)無功、電壓控制是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行研究的重要課題，對保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，提升電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平具有重要意義。本文介紹了上海市北電網(wǎng)35 kV變電站自動電壓調(diào)控系統(tǒng)AVC的控制策略，以轄區(qū)內(nèi)富錦站為例，總結(jié)了現(xiàn)有策略存在的若干問題，為后續(xù)策略優(yōu)化研究提供了基礎(chǔ)分析。

1? ? 模式選擇及定值設(shè)置

AVC系統(tǒng)是以在線模式運行的電網(wǎng)電壓、無功控制系統(tǒng)，通過調(diào)度自動化SCADA系統(tǒng)采集各變電站、發(fā)電廠的母線電壓、母線無功、主變高/低壓側(cè)無功測量數(shù)據(jù)以及各開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)等實時數(shù)據(jù)進行在線分析和計算，從電網(wǎng)優(yōu)化運行的角度調(diào)整全網(wǎng)中各種無功控制設(shè)備的參數(shù)，對其進行集中監(jiān)視和分析計算，在滿足節(jié)點正常功率平衡及各種安全指標的約束條件下，以主變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少、電容器投切最合理、發(fā)電機無功出力最優(yōu)、電壓合格率最高和輸電網(wǎng)損率最小為綜合優(yōu)化目標，實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行的過程，實現(xiàn)對無功裝置進行協(xié)調(diào)優(yōu)化自動閉環(huán)控制。

無功限制模式設(shè)置共有四種，如表1所示。無功限制模式設(shè)置是以站為單位進行設(shè)置，默認為自動選擇模式。

以富錦站1號主變?yōu)槔瑹o功允許閾值范圍采用自動選擇法，優(yōu)先采用功率因數(shù)計算法，在輕負荷時自動切換至電容容量折算法，通過有功低限門檻值來判斷。

富錦站1號主變的有功低限門檻值設(shè)置為10 MW，當(dāng)有功大于10 MW時，采用功率因數(shù)計算法，功率因數(shù)范圍為0.9～1，則無功允許閾值范圍Q∈[Ptan（arccos 1），Ptan（arccos 0.9）]，即Q∈[0 Mvar，0.48P Mvar]，如圖1所示，無功超出此閾值范圍則AVC動作。當(dāng)有功小于10 MW時，采用電容容量折算法，無功范圍按控制母線上最大單組電容器容量的比值計算，最大允許吸收系數(shù)為0.95，最大允許倒送系數(shù)為-0.5。富錦站1號主變送10 kV一段母線，10 kV一段母線上10 kV 1號電容器由甲組和乙組組成，甲、乙組電容器總?cè)萘繛橹髯冾~定容量（20 MVA）的15%，并按3：2分配，即1.8 Mvar和1.2 Mvar。采用電容容量折算法時，無功允許閾值范圍Q∈[1.8×（-0.5）Mvar，1.8×0.95 Mvar]，即Q∈[-0.9 Mvar，1.71 Mvar]，如圖1所示，無功超出此閾值范圍則AVC動作。

電壓允許閾值范圍采用固定電壓限值法確定，富錦站10 kV一段母線電壓允許閾值范圍設(shè)置為U∈[10.11 kV，10.59 kV]，電壓超出此閾值范圍則AVC動作。

2? ? 理論動作策略

當(dāng)電壓或無功越限時，AVC系統(tǒng)在預(yù)判動作后的電壓和無功變化情況后，進一步選擇策略，各策略如表2所示。

3? ? 單日AVC動作案例

2020-04-16T00：00，富錦站1號主變有載檔位3檔，10 kV 1號電容器甲組投入，乙組未投。隨著運行工況的變化，富錦站1號主變無功值和10 kV一段母線電壓值超過允許閾值范圍，錄得AVC動作情況共10次，動作時間、動作原因、動作策略和動作效果如表3所示。

2020年4月16日富錦站1號主變有功/無功值、10 kV一段母線電壓值、1號電容器組電流值和主變有載檔位數(shù)如圖2所示。

（1）次數(shù)1和次數(shù)2：AVC動作次數(shù)1發(fā)生在02：19，此時電壓為10.61 kV，高于上限閾值10.59 kV，系統(tǒng)計算出預(yù)判動作后無功正常，所以選擇策略二，切1號電容器甲組，動作后電壓明顯回落，同時無功上升。02：25，無功越上限，AVC選擇策略9，投1號電容器乙組，動作后無功下降。次數(shù)1和次數(shù)2的策略準確性有待商榷，若在電壓開始越上限時選擇1號主變降檔，可以在使電壓下降的同時不讓無功上升至越限。

（2）次數(shù)7、次數(shù)8、次數(shù)9：與上述情況吻合，在電壓高時，切電容器引起無功升高越上限，從而投電容器又引起電壓升高，進而繼續(xù)切電容器。若在電壓開始越上限時選擇主變降檔，可避免上述AVC動作3次。

（3）次數(shù)6和次數(shù)8：當(dāng)有功維持在10 MW以上，由于系統(tǒng)采用功率因數(shù)計算法，無功在2～3 Mvar波動并不會超出閾值范圍，但13：23和16：44，有功有從10 MW以上波動至10 MW以下的突變，使得系統(tǒng)立即改用電容容量折算法，無功越上限1.71 Mvar，AVC動作。建議在無功允許閾值范圍的邊緣處加上平滑的過渡曲線，增加的緩沖區(qū)能有效改善有功在10 MW左右抖動時AVC動作過于頻繁的問題。

4? ? 結(jié)語

AVC系統(tǒng)是目前電網(wǎng)應(yīng)用較多的無功、電壓控制方法，涉及變電、繼保、自動化等相關(guān)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。本文介紹了上海市北電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的模式選擇及定值設(shè)置;分析了主變分接頭和電容器的理論動作策略;通過對轄區(qū)內(nèi)富錦站單日AVC動作案例的分析，總結(jié)了現(xiàn)有策略存在的若干問題，可為后續(xù)策略優(yōu)化研究提供基礎(chǔ)分析。

[參考文獻]

[1] 張志強，苗友忠，李笑蓉，等.電力系統(tǒng)無功補償點的確定及其容量優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2015，27（3）：92-97.

[2] 宮一玉，吳浩，楊克難.一種基于潮流追蹤的電力系統(tǒng)無功控制分區(qū)方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37（9）：29-33.

[3] 伍期剛，翟海保.大運行模式下無功電壓自動控制（AVC）系統(tǒng)的探討[J].華東電力，2011，39（1）：103-105.

[4] 卓煜，陳維榮，戴朝華.基于靈敏度分析的主動配電網(wǎng)無功電壓控制[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2017，29（5）：21-27.

[5] 郁海婷，祁曉楓，辛昊，等.配電網(wǎng)無功電壓集中-分布協(xié)調(diào)控制策略研究[J].電力科學(xué)與工程，2011，27（11）：18-24.

[6] 顏偉，高峰，王芳，等.考慮區(qū)域負荷無功裕度的無功電壓優(yōu)化分區(qū)方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，39（2）：61-66.

收稿日期：2020-05-06

作者簡介：姚璟杰（1978—），男，上海人，助理工程師，主要從事電力規(guī)劃與調(diào)度工作。