桂林电网AVC无功电压控制系统的发展与改进

桂林电网AVC无功电压控制系统的发展与改进

舒适

桂林供电局广西桂林541002

摘要：随着桂林电网规模的不断扩大，现有的人工调节手段已经无法满足对电能质量要求日益提高的用户的需求。桂林电网AVC闭环系统的建设已逾2年，针对桂林电网特点的AVC系统也日趋成熟，通过对运行中存在的问题提出相应的改进措施。

关键词：无功电压控制策略

引言：

目前桂林网区管辖的共有220kV变电站13座，110kV变电站38座，无人值班变电站共计41座。随着桂林电网的不断扩大，日益更新，电压不仅是电网电能质量的一项重要指标，更是保证电网运行的重要因素，现有的人工调节方式已难以胜任对于电能质量日趋严格的要求。为提高电能质量，优化无功分布，降低监控人员劳动强度，桂林供电局采用AVC无功电压控制，在桂林全区对电网电压、无功分布等进行自动调节和管理，以实现电网的的安全稳定，优质经济运行。自动电压控制(AutomaticVoltageControl,AVC)就是一个通过控制电网的无功电源（一般是电容器和电抗器）及变压器分接头来实现电压和无功自动控制的系统，目前已在许多国家和地区得到应用。

1.AVC的基本原理及在桂林电网的运用

1.1九区图原理

九区图是以单个厂站的10kV母线电压为监测点，将电压和无功组成的区域划分成九个区间，通过监测点电压落在各区域位置的方式，能够很快找到相对应的调节策略。九区图原理是AVC程序判断如何投切设备的重要依据，具体的相应各区间对应调节策略如下（图1）：

图1

1区：电压和无功均在要求范围之内，为稳定工作区；无需调节；

2区：电压越上限，无功正常；降低主变分接头档位；

3区：电压越上限，无功越下限；切除电容器；

4区：电压正常，无功越下限；切除电容器；

5区：电压越下限，无功越下限；先升高主变分接头档位，如无功越下限则切除电容器；

6区：电压越下限，无功正常；升高主变分接头档位；

7区：电压越下限，无功越上限；投入电容器，如电压越上限则降低主变分接头档位；

8区：电压正常，无功越上限；投入电容器；

9区：电压越上限，无功越上限；先降低主变分接头档位，如无功仍越上限，则投入电容器；

1.2桂林电网AVC结构

桂林电网AVC系统主要由三个模块构成：自动电压调整程序（AVC_MAIN）、遥控程序（DO_CTLS）和报警程序（AVC_ALM），他们的运行方式如（图2）所示。

自动电压调整程序只运行于OPEN3000系统中的PAS节点，它从SCADA获取电网的实时运行状态，根据区域调压原则，对电网电压进行监视，发现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时，将调节命令下发至SCADA的遥控程序，执行变压器档位的升降和电容器的投切。遥控是电压无功自动控制系统的关键环节，电压无功自动控制系统是否可用在很大程度上取决于电网基础自动化设备状况。报警程序负责显示自动电压调整程序给出的调压建议和遥控程序的执行以及相关信息。

图2系统结构

1.3桂林网区AVC策略

桂林电网采用的AVC无功电压控制系统是基于南瑞科技OPEN3000平台的一款高级应用软件，依托平台支撑，根据无功平衡的局域性和分散性，AVC对地区电网电压无功进行分层分区控制。AVC数据库模型定义了厂站、电压监测点（母线）、控制设备（电容器、变压器）等记录。AVC从SCADA中获取电网实时量测数据，从网络建模中获取设备参数及其物理关系，并根据网络拓扑跟踪方式变化，进行动态分区，以220kV枢纽变电站为中心，将整个电网分成若干彼此间无功电压电气耦合度很弱的区域电网，然后在区域电网中，对各变电站进行全局优化协调控制，综合区域级协调控制和变电站级九区图原理控制的优点。采用以下下控制策略：当区域内个别变电站电压需要调节时，首先调节该变电站电压。如果区域内变电站电压都处于合格范围内，根据区域电压质量统计结果，当该区域电压普遍偏高（低）时，考虑启动区域调节设备（一般为电容器）进行区域电压调节。

桂林电网从2009年开始进行AVC建设，历时一年半，如今已将全部的无人值班变电站接入AVC系统运行，并且根据桂林网区特点结合中调的要求制定了错峰控制策略。

2.桂林电网AVC运行现状

2.1运行现状

桂林供电局对AVC系统的建设采用了以下三种运行状态采取循序渐进的方式实现：

(1)开环运行。开环运行时，按照要求设定厂站控制、母线控制、变压器电容器控制、时段设置等参数。将厂站设为开环状态，将被控对象都置为投入状态，AVC对被控对象进行分析计算给出调压建议，不下发控制指令，仅提示监控人员对其进行操作。

（2）闭环接口测试。厂站开环运行一段时间，调压建议符合现场实际，再考虑将该站接入闭环运行，投入闭环运行之前需做闭环接口测试。试验中设置电压稳定误差，使母线电压人为越限，观察系统发出的建议，在弹出窗口确认遥控点号和控制设备是否正确，遥控预置成功以后进行人工确认操作。

（3）闭环运行。闭环接口测试后将该厂站运行模式改为运行态，由AVC软件给出控制策略，直接向前置发送控制指令，正式进入闭环运行。

经过以上三种运行状态的调试，通过一年多的分析和测试，目前已有36个无人值班站投入AVC闭环运行。

2.2存在问题

目前桂林电网存在一些较为明显的问题。

（1）有些变电站因设备陈旧，某些10kV侧刀闸位置未接入遥信，只能通过人工置数等处理手段处理，AVC闭环投运后监控人员要与巡检人员进行确认10kV电容器两侧刀闸的遥信状态，通过人工置数来保证AVC的正常运行。

（2）某些变电站因35kV侧接入了小水电，当丰水期小水电上网时，将会有大量无功倒送至电网，使得功率因素处于0.6到0.8之间，导致35kV母线电压偏高，而10kV侧将所有电容器投入后母线电压仍偏低，此时会出现既无法调节档位，也不能投切电容的情况。

（3）AVC通过设置与SCADA保护信号关联，可检测到相关设备的保护动作并闭锁对该设备的控制，但某些变电站保护信号由于装置的原因漏报严重，或是由于通道、装置问题保护信号发出后主站端要十几分钟才能收到，此时AVC启动闭锁程序已经失去了意义，这些隐患给AVC系统的安全运行带来了潜在的危险。

参考文献

[1]董培贤.无功电压自动控制(AVC)系统.农村电气化，2010年第12期

[2]程浩忠，吴浩．电1-9系统无功与电压稳定性[M]．北京：中国电力出版社，2004

[3]孙伯明，陈寿孙．高等电力网络分析．北京：清华大学出版社，1996

作者简介

舒适，（1985-），女，助理工程师，主要从事电力调度自动化系统的相关工作。