地区电网中自律分散式AVC系统的运用

地区电网中自律分散式AVC系统的运用

虎爱燕崔慧明魁淑琴

国网甘肃省电力公司白银供电公司甘肃白银730900

摘要：地区自动电压控制（AVC）是地区电网的主要电压控制手段，分析传统集中式地区AVC系统的现状、所采用的基本结构和软硬件环境，针对目前地区AVC存在的问题，根据建设智能电网的目标，结合地区AVC需求，提出如自律分散控制、数据流问题、自适应控制与辩识、智能检索与智能告警等思想，构建了地区电网自律分散式AVC系统。结合地区电网的实际情况，确立了AVC系统的省地协调控制策略；在实际运行中，智能AVC不仅可以提高电能质量，增大电能输出的效率，对降低线路上的损耗也有作用，实现电网高速稳定运行，提高经济效益，既顺应当今社会发展，同时又可以共创和谐社会。

关键词：自动电压控制；自律分散控制；智能电网

引言

智能电网AVC系统指的是自动电压无功电网控制系统，智能电网电压无功自动控制AVC系统利用调度自动化系统的方式对各节点进行采集、遥信、遥测等，并在线分析和计算采集到的实时数据，其约束条件为各节点电压是否合格、关口功率因数是否合适，对在线电压进行无功优化控制，减少主变分接开关调节次数，进而得到进一步的控制指令，利用调度自动化系统的自动执行功能，达到电压无功优化自动闭环控制的结果。提高电网安全、稳定经济运行，降低电压崩溃事故而引起的大规模停电风险，同时提高电压的电压质量。

我国国家电网公司在“十一五”电网规划中明确指出，加强AVC系统的建设，加大省地AVC系统协调控制的研究和投入。AVC发展始于上个世纪60年代的离线仿真计算，随后应用于变电站局部电压无功在线控制。上个世纪90年代全网三级电压控制系统在法国实现，并在除法国以外的其他国家得到有效应用。我国的省一级电网，基于三级控制思想，厂站通过自动装置实现一级控制，区域电网实现局部优化控制，全网实现全网分级、分区电压无功控制。

在分级分区电压无功控制模式中，地区AVC起到了承上启下的重要作用。目前国内地区电网AVC系统常采用的是集中式控制结构，通过SCADA实时数据，利用调度自动化“四遥”功能，实现地区电网无功电压优化控制。虽然集中式控制在实现全网电压无功优化方面显示出一定的优越性，但却在系统可靠性方面存在不足。中心系统一旦因故障终止运行，整个系统就不能正常工作。而对规模较大的地区电网，因为控制变量数目广、层次多，全网集中式控制在计算速度和内存需求方面均难以满足要求。

本文在解决集中式AVC系统中存在的问题方面，运用自律分散系统的思想，提出正常情况下集中控制与故障情况下自律分散控制相结合的控制模式，构建了地区电网自律分散式AVC系统，有效地改善地区电网电压品质，降低网损，提高经济效益。

一、传统集中式地区AVC系统的现状

省地AVC控制在省级电网中基本实现。目前是将关口信息交换条件设置在220KV变电站高压侧，但这样导致省网与地区电网的负荷变化和监测数据不同步，进而使得地区AVC系统出现无法适应省网AVC给出指标值的现象。基于这一问题，同步数据的获取非常重要。目前，地区电网实时监控系统已具备多项功能，如SCADA、可视化、RTDS、AVC等，但缺乏数据统一处理中心。电网运行始终把安全放在第一位，当处理突发事件时，地区AVC系统及时应对处理各种预警问题和状态显示问题，保证地区AVC安全稳定运行。现有地区AVC无功补偿布局不合理，效能受到限制，增加需求侧无功补偿容量，尽量做到无功就地平衡。

二、地区AVC软硬件环境

地区AVC软件环境如下图所示：

地区AVC控制系统导入基本模型数据和实时遥测、遥信信息决定的地区电网实时结构和潮流状态，根据AVC历史库和实时库进行数据输入/输出管理，输送给AVC综合优化分析计算工作站，最后通过命令执行模块，形成控制指令，下发至变电站的电容器以及所管辖的控制装置。

三、自律分散式AVC系统

地调AVC系统和县调AVC系统构成自律分散式AVC系统，处于地区调度中心是地调AVC系统运行。每一套县调AVC系统都具有相应的一个县调集控站。而集中控制与自律分散控制相结合的控制模式被广泛应用于省地AVC及地县AVC之间。

满足本地电网电压无功安全经济运行是地区电网AVC系统最重要的任务，但除此之外，地区电网AVC系统仍需要实时根据省调给出的设定值设定系统的参数。实际运行中，如果省区电网AVC系统出现故障，必须退出运行，那么地区电网AVC系统将会自动转为就地控制，按照之前设定的限值进行控制，并将其转发至SCADA系统，从而保证设备的闭环控制。

若地区电网AVC系统出现故障，不能继续运行，那么AVC系统便会自动将各区域转换为县调计算模式，将紧急策略发至SCADA系统，从而实现故障情况下电网控制权的切换，保障系统最大限度地安全可靠运行。待地区电网AVC系统恢复正常后，各县调AVC系统将本地数据库更新汇总到地区电网AVC系统数据库。

地区电网AVC系统和县调电网AVC系统作为自律分散系统中的子系统，它们二者的主要功能模块和其他各次要模块间相互关联，相互影响。地区电网AVC系统和县调电网AVC系统都有自己自行开发的实时数据库和商用数据库，实时数据库侧重测量实时数据，网页访问速度快；而商用数据库一般用来保存静态数据和历史数据，其准确度高。各县调电网AVC系统数据库中包含县调集控站所辖本地的所有电网数据，地区电网AVC系统则是将全网数据库进行汇总，保持县地间数据库同步更新。自律分散系统核心包括分析计算和用户监控两个模块，具有若干子功能。所有控制日志和历史数据都保存在自律分散系统商用数据库中，用户可以通过监控平台查询和分析。

四、AVC系统的优化

本文采用多线程技术对地区电网进行分区，并对各区域进行优化计算，利用线程池技术有效管理服务器中的线程，充分利用系统资源，提高计算速度。我们在线程创建上，采用“一县调一线程”的新颖原则，将地区电网AVC系统分析计算模块进行封装，为每一个县调AVC系统创建一个线程，利用相应线程来完成优化计算。当任务结束时，不会立即销毁所使用线程，而是暂停该线程池，存入指定文档，便于日后查找；如果县调电网AVC系统请求线程池下达一个计算的指令，那么上述状态的线程就会被迅速唤醒，并完成相关指令。因为程序请求线程池下达计算命令的速度与一个线程完成优化计算任务的速度之间存在很大的差距，线程池只需一直重复相同的线程，进而有效地减少了创建和销毁线程带来的一系列开销，节约了系统资源。

五、总结

AVC系统在保障地区电网电压无功水平和安全经济运行方面起了重要的作用，使得电网的线路损耗、电压稳定与电压水平3个指标同时达到最佳状态。本文设计的自律分散AVC系统包括地区电网AVC系统和县调AVC系统，对整个电网实行选择性的分区控制，具有在线维护、在线可扩展和在线容错性能。地区电网AVC系统协调控制是实现全网AVC系统控制的关键，电压稳定储备和电网无功合理布局保证地区电网AVC系统的安全、可靠、经济运行。地区电网AVC系统出现通讯异常等故障时，县调电网AVC系统自动转为自律分散控制模式，及时对地区电网AVC系统进行优化控制，实现了不同状态下的协调优化控制，最大程度地满足实际应用。智能电网建设使得AVC技术系统以自动化、信息化和互动化为努力的目标。

参考文献

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