探究自动电压控制系统在电力系统中的应用

探究自动电压控制系统在电力系统中的应用

余越洋

广东电网有限责任公司阳江供电局 529500

【摘要】电气自动化的产生和发展，使得电力系统能够安全、稳定、高效地运行。科技与电力的有效结合和渗透，可以大大减少劳动力，提高生产效率，满足社会经济又快又好的发展要求。本文针对于AVC工作原理、AVC工作流程全面的剖析，带来经过完善的AVC方案，指出电力系统内应用AVC的有利方面。

【关键词】电力系统；自动电压控制系统；自动化

1引言

目前国内的无功电压自动控制主要有两种模式，一种是基于调度中心自动化系统遥控、遥调的集中式控制系统，一种是基于变电站的AVQC分散式控匍系统。不论哪一种控制模式其基本控制策略都是一致的，当无功补偿不能满足上级或本级关口功率因数要求时，AVC系统进行计算，给出方案投切容量适当的无功电容器补偿装置，对功率因数进行校正，以便功率因数达到基本考核指标。随着无功负荷的变化，再次出现关口功率因数越限时，计算再投切相应的电容器，一旦检查电容器容量换不合适，就判定为系统无可投或可切容量。对电网中不同容量的电容器补偿装置，根据负荷变化规律，投切顺序基本都是先投小容量电容器再投大容量电容器；切时是先切小容量电容器再切大容量电容器，其缺点是大容量电容器得不到充分利用投运率较低。对此就无功电压自动控制系统控制策略改变进行探讨。

2自动电压控制系统原理概述

2.1自动电压控制系统

该系统能够将电网全范围内无功电压状态进行全面的剖析计算，并集中监控。考虑到电压的稳定性，我们应注重提升电网系统运行能力，管理无功电压能力应不断完善，AVC在这里面承担核心功能。基于电网的稳定性以及使用期间的安全性考虑，AVC可以在线路方面使无功传输减少，并且降低电网无功潮流方面的有功损耗。考虑到电网维护和安全防护的目的，AVC能够达到全网无功电压形成的电能，采取优化控制的闭环运行。

2.2电网的无功优化方面

其含义是当目标函数为电力系统网损条件最小标准，在优化运算以后，能够得到无功的最有潮流。无功优化能够基于电网的电压调节标准，降低电网有功功率的消耗，并且有效控制无功功率的流动。SCADA服务器、防火墙、无功优化服务器、无功优化终端、无功优化交换机共同构成自动电压控制系统。AVC系统设计方面，可以看出无功优化交换机能够将无功优化终端的数据和无功优化服务器的数据进行有效交换。

3电网无功电压自动运行现状

我国的电力系统是一个非常庞大的体系，就现阶段，对于电力系统而言，电压和无功自动控制仍旧面临着巨大的挑战，主要从以下几个方面来说明：

3.1电网的低负荷、高负荷

在电网工作过程中，如果遇到高峰负荷的时候，就会面临无功补偿欠缺的现象，这种现象会造成严重的后果，使得电力系统中正在工作的电压变得异常，这些不稳定的电压会严重影响电路输送系统输送电量的质量。功率因数的突然下降，那些对功率因数比较灵敏的电力设备也会受到很大程度的影响，假如对其处理的不及时，整个的电力系统很大程度上就会出现电压崩溃情况，引发电网的大规模断电，严重影响人们的日常生活与工作。相反，如果电网面临低负荷的工作状态，就会发生无功过剩的情况，会使得变电站端母线的电压迅速提升，这就要求对电网以及用户用电设备的绝缘性能有更深的了解与认识。

3.2电网无功电压的监管

现阶段，我国部分地域的电网无功电压的监管很大程度上还是依赖于电力企业的规章制度以及企业各层工作人员的责任心，大部分主要还是通过人工方式，最早期的无功控制装置是硬件VQC，一些变电站虽然配置了它，但是有时候运行还是不平稳，出现故障问题的频率也很高，检修起来也非常的困难；尽管后来有配置了软件VQC，还是没有达到理想的要求。具体的问题主要有：第一，变电站需要大量的专业工作人员，并且工作人员也需要花费大量的时间来进行观察电压以及它的相关流动情况，进而使得分接头进行合理的改整以及电容器的投切得以实现。第二，工作人员大体靠的是平时的工作经验，对于电压以及无功的流动，不能保障其时时刻刻都在允许与合格的量程之内，特别是在夜间，就更不能保证了，这样很容易导致人为的失误。

4AVC的流程

4.1三级电压控制模式概述

AVC系统设计思路首先是以三级电压控制模式为基础。系统内硬件均呈现独立性，市调AVC主站、电厂监控系统，地调AVC的控制子系统以及变电站监控系统可以明显此特点。系统内在AVC以及EMS两者间数据传输是重要环节。AVC以及EMS均有数据接口，在文件读写方式以及网络共享方式下达到接口的实现。EMS涵盖了系统网络结构数据、系统状态信息、发电计划数据未来方案等。AVC将这些数据精密计算，然后向EMS发送，EMS通过特殊图形用户界面用来将结果展现。

4.2自动选择控制模式概述

AVC开发混杂控制结构用于闭关控制的应用。电网将与遥控接口相连，实现控制指令的执行，遥控接口通过发出命令来控制状态。电网执行命令带来新的稳态潮流分布，进而实现越限的消除。针对于各项工作的前一个周期，启动区域无功优化控制，全网电压均能呈现合格状态。无功设备调节过程中采用投切动作仅限一次。此种命令能够有利于离散控制指令对电网造成有效影响，电网能够在实践充裕的条件下形成新的稳态分布潮流。下一个周期应按照新的潮流状态自动判断开启相应控制模式。控制系统的优先顺序体现为：首先是区域电压控制，然后是电压校正控制，最后是区域无功控制。电网中电压在合格状态的情况下，能够采取“区域无功控制”对其进行调节。群体电压水平速度需要提升，区域电压偏低的状况下使用“区域电压控制”。

5AVC控制策略分析

某个关口下如果有多个容量悬殊的电容器装置，无功电压自动控制(AVC)系统在优化计算，投切电容器时，按照其原有的控制策略，所出调节方案有时不够合理。例如：某关口下两台容量大小不同的电容器装置，分别为9.6MVAR、3.6MVAR。在即将进入高峰时段时，关口负荷为：S=20+j7.0(MVA)，功率因数为0.944，此时功率因数小于基本考核指标(一般0.96)，需要投入电容器进行无功功率补偿，校正该关口功率因数降低损耗。AVC系统进行计算，给出优化调整方案：投入3．6MVAR。补偿后S=20+j3.4(MVA)，校正后关口功率因数达到0.988，满足功率因数指标要求。随着负荷变化，该关口负荷变为：S=26+j9.0(MVA)，功率因数降至0.945，此时功率因数小于基本考核指标，需要再投入电容器进行无功功率补偿，校正该关口功率因数。AVC系统经过计算，检查发现如果投9.6MVAR电容器，关口负荷将变为：S=26-j0.6(MVA)，造成无功倒送，此时AVC系统即判断该关口下没有无功可投容量。一方面是无功负荷得不到有效补偿，另一方面是无功补偿装置得不到充分利用。当负萄变化，需要切除补偿电容器时，也可能遇到类似的现象。如果AVC系统能够将大小电容器投入顺序进行调整，就能有效的避免上述现象的发生。

6AVC对比VQC

6.1VQC目前状况

VQC目前状况应通过后台型以及装置型两个类别来剖析。后台型VQC调节方法呈现为具体五种：只调电压、只调电压、电压优先、无功优先、智能等五种。面临建设变符合变化过大的状况，VQC通常会由于动作次数频繁导致闭锁后果。此种状况下为了维持VQC正常运转，应牺牲电压合格率。装置型VQC面对安装过程以及运行过程，其中最重要的环节是整定现场定值以及调整现场定值。

6.2AVC的优势方面

实际上AVC以及VQC装置的原理有相同之处。然而AVC近几年来在发展和改进的过程中，已经达到了VQC的所有功能。此外，AVC系统可以根据集控站以及调度主站来成就全网以及区域电压、无功自动控制策略的实施。

7AVC系统优势方面以及体现出的效益增长

7.1AVC系统的优势方面

AVC系统开发以及系统设计针对日常电网实际应用过程中凸出的问题以及潜在矛盾。因此，对比以往的电网系统，AVC的优势主要体现在：1）运行时AVC将在每隔五分钟成功获取以此数据。在计算潮流过程中达到核算通过，能够实现全网无功控制电网。基于信息准确性、计划的可操作性，我们把各种模式下的AVC功能进行电压水平的匹配变换；2）上文中已经明确说明了EMS以及AVC二者的联系。然而EMS以及AVC仍然是独立存在，这就导致二者之间不存在直接联系，仅仅体现在共享数据方面的联系。

7.2AVC系统体现出的效益增长

1）社会经济效益方面。一、实现控制整个电网范围内的无功装置。实现较小区域分区平衡，使线路无功流动降低；二、利用无功资源能够实现结构上的改进和不断完善。电容器方面体现出一些变电所、变电器过夜正常运行；三、降低子站为VQC提供的投资；2）安全效益方面。一、为了电网面对电压无功紧急控制状况下依然能够产生稳定性的目的，变电站中装设了VQC系统，可以将主站AVC以及子站VQC进行替换备用；二、AVC系统能够实时有效采取智能调节电网。电网规模在逐渐扩大的状况下，变电站数量逐步增加，AVC可以达到维护工作量的降低，使运行人员的工作量逐步减轻。

8结论

AVC系统面对电网管理的自动化和智能化，用电过程中提供安全性、稳定性的保障，实际应用操作的经济运行等方面都将带来帮助。自动电压控制的推广和应用，能够在目前和未来一个阶段内体现出电网应用的更新和改进。本文对于EMS以及AVC的经济型控制方面介绍，重点凸显其灵活性特点。

【参考文献】

[1]史志强,漆伟,燕艺谋,史文婕,王佳乐.简述无功电压自动控制技术在电力调度自动化系统中的应用[J].技术与市场,2020,27(09):98+100.

[2]唐成年.无功电压自动控制技术在电力调度自动化系统中的应用探究[J].山东工业技术,2019(01):201.

[3]刘娟.无功电压自动控制技术在电力调度自动化系统中的应用分析[J].科技风,2018(34):168.

[4]任静,王慧慧.无功电压自动控制技术在电力调度自动化系统中的应用分析[J].中国战略新兴产业,2018(36):50.