鄧文彬

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司 永州供電分公司，湖南 永州 425000）

0 引 言

自動(dòng)電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、變電站無功設(shè)備及變壓器的檔位，調(diào)整電網(wǎng)的無功與電壓，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。該系統(tǒng)的主要應(yīng)用包括電網(wǎng)穩(wěn)定性控制、無功補(bǔ)償、節(jié)約能源和提高電網(wǎng)可靠性等。在電網(wǎng)穩(wěn)定性控制方面，AVC 系統(tǒng)能夠捕捉電網(wǎng)電壓變化的異常情況，及時(shí)響應(yīng)并采取相應(yīng)措施，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行；在無功補(bǔ)償方面，AVC 系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)的無功出力，以滿足電網(wǎng)的需求；在節(jié)約能源方面，AVC 系統(tǒng)能夠優(yōu)化發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，減少損耗和浪費(fèi)，從而降低成本；在提高電網(wǎng)可靠性方面，AVC系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的異常情況，并采取相應(yīng)的控制措施，避免電網(wǎng)故障擴(kuò)大，提高電網(wǎng)的可靠性和安全性。

1 AVC 系統(tǒng)在電力調(diào)度監(jiān)控過程中的工作原則

AVC 系統(tǒng)是一種智能化的電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓、頻率等參數(shù)，以保持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控

AVC 系統(tǒng)會(huì)不斷監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的狀態(tài)和變化，包括電壓、功率等各項(xiàng)參數(shù)，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至控制中心，控制中心就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并及時(shí)采取措施調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓和功率

AVC 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電力系統(tǒng)的負(fù)載和電壓變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和變壓器的檔位，以保持電力系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定。同時(shí)，AVC 系統(tǒng)還可以根據(jù)電力系統(tǒng)的負(fù)荷情況，自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)的出力，以滿足用戶的用電需求[1]。

1.3 節(jié)能減排

AVC 系統(tǒng)可以通過優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，最大限度地減少電力損耗和排放量。例如，AVC 系統(tǒng)可以自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)的出力和檔位，以確保發(fā)電效率最大化，并優(yōu)化負(fù)荷分配，從而減少系統(tǒng)的損耗和排放。

1.4 數(shù)據(jù)傳輸和處理

AVC 系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸和處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制。具體來說，AVC 系統(tǒng)通過傳感器采集電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥鬟M(jìn)行分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，保障電網(wǎng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2 AVC 系統(tǒng)在電力調(diào)度監(jiān)控工作中常見的問題

盡管AVC 系統(tǒng)可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，但在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)面臨一些常見問題。

2.1 測(cè)量誤差

AVC 系統(tǒng)需要依賴各種傳感器和測(cè)量設(shè)備來獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率等。這些設(shè)備本身的精確度有限，且容易受到環(huán)境干擾、設(shè)備老化等因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精確度難以保證，產(chǎn)生較大的誤差。

2.2 通信故障

AVC 系統(tǒng)中的控制器和傳感器之間通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其在電力調(diào)度監(jiān)控工作中的通信故障可能造成數(shù)據(jù)傳輸失敗或延遲、系統(tǒng)錯(cuò)誤報(bào)警、監(jiān)控設(shè)備離線以及安全事故風(fēng)險(xiǎn)增加等問題，具體表現(xiàn)如下：AVC 系統(tǒng)無法及時(shí)更新電網(wǎng)狀態(tài)和負(fù)荷信息，從而影響電力調(diào)度決策；數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或丟失，可能會(huì)導(dǎo)致AVC 系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的報(bào)警信息，誤導(dǎo)操作人員采取不必要的措施；監(jiān)控設(shè)備與AVC 系統(tǒng)失去聯(lián)系，使得這些設(shè)備將無法正常運(yùn)行和監(jiān)測(cè)，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，影響電網(wǎng)監(jiān)測(cè)，不能及時(shí)獲得重要信息，如故障、異常負(fù)荷或變壓器溫度過高等問題，進(jìn)而增加了潛在的安全事故風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性差

AVC 系統(tǒng)在電力調(diào)度監(jiān)控工作中穩(wěn)定性差的表現(xiàn)主要包括以下幾點(diǎn)：頻繁出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或故障，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常進(jìn)行電力調(diào)度監(jiān)控工作；系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，處理效率下降，導(dǎo)致調(diào)度員無法及時(shí)獲取關(guān)鍵信息；數(shù)據(jù)精度不高，存在誤差和漏報(bào)等問題，影響電力調(diào)度決策的準(zhǔn)確性和及時(shí)性；與其他系統(tǒng)集成不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸或處理異常，進(jìn)而影響整個(gè)電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.4 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間延遲

AVC 系統(tǒng)需要不斷地對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和計(jì)算，來實(shí)時(shí)控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓水平。由于數(shù)據(jù)量龐大、計(jì)算復(fù)雜以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)仍颍到y(tǒng)響應(yīng)速度可能比較慢，無法滿足實(shí)時(shí)控制的需要。系統(tǒng)延遲會(huì)直接導(dǎo)致以下幾種情況：一是控制指令延遲，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)需要及時(shí)發(fā)送控制指令來穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行，但如果響應(yīng)慢，則可能導(dǎo)致指令發(fā)送延遲，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；二是信號(hào)傳輸不暢，系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和接收各個(gè)子系統(tǒng)的信息，如發(fā)電機(jī)、變壓器等狀態(tài)參數(shù)，如果響應(yīng)慢，則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不暢，影響監(jiān)控效果；三是數(shù)據(jù)處理速度緩慢，系統(tǒng)需要對(duì)接收到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并及時(shí)生成監(jiān)控報(bào)告和預(yù)警信息，若系統(tǒng)響應(yīng)慢，則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理速度緩慢，影響監(jiān)控效果[3]。

2.5 系統(tǒng)安全性不足

系統(tǒng)安全性不足表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，AVC 系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)部分，因此容易受到黑客攻擊、病毒感染等網(wǎng)絡(luò)安全威脅；（2）數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)，AVC 系統(tǒng)存儲(chǔ)和處理大量敏感數(shù)據(jù)，如能源供應(yīng)情況、設(shè)備狀態(tài)等，如果未經(jīng)妥善保護(hù)，就會(huì)面臨數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)；（3）外部干擾的風(fēng)險(xiǎn)，由于AVC 系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制功能十分關(guān)鍵，一旦發(fā)生外部干擾，就可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)癱瘓；（4）內(nèi)部操作員操作錯(cuò)誤，AVC 系統(tǒng)需要操作員進(jìn)行維護(hù)和管理，在操作過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的意外停運(yùn)或損壞。

2.6 人為因素導(dǎo)致影響AVC 系統(tǒng)的性能

首先，操作員錯(cuò)誤是常見的人為因素問題。例如，操作員可能誤操作系統(tǒng)，如錯(cuò)誤調(diào)整電壓等級(jí)或設(shè)置錯(cuò)誤的保護(hù)參數(shù)，從而導(dǎo)致設(shè)備故障或系統(tǒng)失效。其次，缺乏操作員培訓(xùn)和知識(shí)更新也會(huì)對(duì)AVC 系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)操作員不熟悉新版本的系統(tǒng)或沒有接受最新技術(shù)和工作方法的培訓(xùn)時(shí)，就容易出現(xiàn)操作失誤或無法有效地使用系統(tǒng)。再次，人為安全與保密問題也是一個(gè)重要的關(guān)注點(diǎn)。如果沒有足夠的安全防范措施，操作員可能會(huì)未經(jīng)授權(quán)進(jìn)入系統(tǒng)或泄露敏感信息，從而使系統(tǒng)受到攻擊或數(shù)據(jù)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。最后，組織文化和管理制度也可能影響AVC 系統(tǒng)的運(yùn)行。

3 提升AVC 系統(tǒng)在電力調(diào)度監(jiān)控工作中工作能力的方法

3.1 提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集能力

為了提升AVC 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力，可以采用以下方法：（1）優(yōu)化傳感器安裝，合理布置傳感器位置，避免干擾和誤差，從而提高數(shù)據(jù)采集的精度和可靠性；（2）引入智能算法，利用人工智能技術(shù)，通過對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的分析和學(xué)習(xí)，訓(xùn)練出一套能夠自動(dòng)識(shí)別和糾正異常數(shù)據(jù)的算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化和高效化；（3）加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，在監(jiān)控范圍內(nèi)增加更多的通信設(shè)備和節(jié)點(diǎn)，建立起一個(gè)高速、穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，確保數(shù)據(jù)采集過程不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)延遲或故障的影響；（4）使用云計(jì)算技術(shù)，借助云計(jì)算平臺(tái)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，并使用分布式計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，提高數(shù)據(jù)采集和分析的精準(zhǔn)度與實(shí)時(shí)性；（5）采用高精度測(cè)量?jī)x器，選擇合適的高精度測(cè)量?jī)x器，對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次精確測(cè)量，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；（6）優(yōu)化算法和模型，AVC 系統(tǒng)需要使用一些算法和模型來處理采集到的數(shù)據(jù)，因此需要不斷優(yōu)化算法和模型[4]。

AVC 系統(tǒng)是基于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，在數(shù)據(jù)通信上和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）實(shí)現(xiàn)無縫銜接。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 提高系統(tǒng)的可靠性

首先，AVC 系統(tǒng)需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢修。建立完善的設(shè)備檔案管理制度，記錄設(shè)備安裝、維護(hù)、更換等信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的老化、損壞等問題，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備巡檢，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，防范潛在故障。采用高品質(zhì)的設(shè)備和材料，提高設(shè)備使用壽命和可靠性。其次，AVC 系統(tǒng)需要具備自動(dòng)切換和備份能力。為了確保系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，應(yīng)配備備用設(shè)備和備用電源，當(dāng)主設(shè)備或主電源發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)切換到備用設(shè)備或備用電源上繼續(xù)運(yùn)行。此外，應(yīng)建立緊急處理機(jī)制，明確操作人員的職責(zé)和應(yīng)急措施，以減少故障對(duì)電網(wǎng)的影響。再次，AVC 系統(tǒng)需要具備網(wǎng)絡(luò)安全保障措施。在網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控環(huán)境下，AVC 系統(tǒng)存在著被黑客攻擊、病毒感染等安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)

AVC 系統(tǒng)的技術(shù)維護(hù)與管理需要一定的專業(yè)技能和知識(shí)儲(chǔ)備，因此提升技術(shù)人員的能力至關(guān)重要，以下是一些提高AVC 系統(tǒng)技術(shù)人員能力的方法：（1）建立完善的培訓(xùn)計(jì)劃，制定綜合培訓(xùn)計(jì)劃，包括理論課程、實(shí)踐操作以及經(jīng)驗(yàn)分享等板塊，全面提升技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際操作能力；（2）加強(qiáng)實(shí)踐操作，采用虛擬仿真和實(shí)地模擬等方式，加強(qiáng)技術(shù)人員在AVC 系統(tǒng)的實(shí)踐操作能力，確保技術(shù)人員具備獨(dú)立處理突發(fā)事件的能力；（3）提供學(xué)習(xí)資源，建立技術(shù)文檔庫和知識(shí)共享平臺(tái)，為技術(shù)人員提供詳實(shí)清晰的技術(shù)文檔和實(shí)戰(zhàn)案例，幫助技術(shù)人員深入了解AVC系統(tǒng)的原理和應(yīng)用技巧；（4）推進(jìn)智慧化管理，借助現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，如人工智能、大數(shù)據(jù)分析等，優(yōu)化AVC 系統(tǒng)的運(yùn)維管理流程，提高技術(shù)人員的效率和服務(wù)水平；（5）加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，促進(jìn)技術(shù)人員之間的交流和分享，建立開放共享的學(xué)習(xí)氛圍，讓技術(shù)人員不斷吸收和借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)成果，不斷提升整個(gè)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平[5]。

3.4 增加監(jiān)控指標(biāo)

提升AVC 系統(tǒng)在電力調(diào)度監(jiān)控中增加監(jiān)控指標(biāo)的目的變得越來越重要，具體包含以下幾個(gè)方面：（1）提高監(jiān)控的覆蓋范圍，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，除了AVC 系統(tǒng)本身的監(jiān)控指標(biāo)，還需要增加其他關(guān)鍵指標(biāo)，如線路負(fù)載、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、頻率、相位等，可以更加全面地掌握電網(wǎng)的狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題并采取相應(yīng)的措施，確保電網(wǎng)高效、安全地運(yùn)行；（2）更好地滿足用戶的需求；（3）更好地適應(yīng)現(xiàn)代化的電力需求，通過引入更多的監(jiān)控指標(biāo)，如風(fēng)力發(fā)電等新興能源，可以更好地適應(yīng)現(xiàn)代化的電力需求；（4）提升供電質(zhì)量，除了電壓調(diào)節(jié)，還需要關(guān)注供電質(zhì)量，增加相關(guān)指標(biāo)，如電壓諧波、電流諧波等，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題；（5）優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行效率，通過增加相關(guān)指標(biāo)，如有功功率、無功功率等，能夠更加精細(xì)地控制電網(wǎng)的運(yùn)行，達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益，減少能源浪費(fèi)。

4 結(jié) 論

在電力調(diào)度監(jiān)控工作中，AVC 系統(tǒng)不僅可以幫助電力企業(yè)在實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行情況的同時(shí)，優(yōu)化電力調(diào)度方案，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益，而且在電力調(diào)度監(jiān)控工作中的應(yīng)用具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷、快速響應(yīng)等多重優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用過程中也存在一些難點(diǎn)和挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)質(zhì)量、算法優(yōu)化等。隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展和電力調(diào)度監(jiān)控工作的不斷深入，AVC 系統(tǒng)的應(yīng)用將越來越廣泛，同時(shí)也將面臨更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，期待AVC 系統(tǒng)能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)的科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。