桂林電網(wǎng)無功電壓自動控制(AVC)系統(tǒng)建設(shè)

1、桂林電網(wǎng)無功電壓自動控制(avc)系統(tǒng)建設(shè)摘要桂林電網(wǎng)正在逐步將需要監(jiān)控人員手動調(diào)節(jié)無人 值班變電站電壓和無功的控制模式改造成基于調(diào)度集控一 體化的無功電壓自動控制avc ( automatic voltage control)系統(tǒng)。桂林電網(wǎng)的avc系統(tǒng)較好地適應(yīng)了桂林地 區(qū)電網(wǎng)的控制和管理模式，實現(xiàn)了提高電壓合格率和無功控 制分層分區(qū)平衡的基本目標(biāo)。本文闡述了 avc系統(tǒng)在桂林電 網(wǎng)的建設(shè)思路和應(yīng)用特點，分析了 avc系統(tǒng)的控制策略，介 紹了桂林電網(wǎng)建設(shè)和管理avc系統(tǒng)過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題和 經(jīng)驗。關(guān)鍵詞自動電壓控制；控制策略；建設(shè)中圖分類號tm761文獻標(biāo)識碼a文章編號 1673-9671

2、- (2012) 121-0144-02電力系統(tǒng)的電壓水平與無功狀況密切相關(guān)，在線路上流 動的無功功率越大，電壓的損失就越大，電網(wǎng)的有功功率損 耗也越大。因此，可以通過對無功功率的自動控制來實現(xiàn)電 壓自動控制和網(wǎng)損的降低。自動電壓控制(automatic voltage control, avc)就是一個通過控制電網(wǎng)的無功電 源(一般是電容器和電抗器)及變壓器分接頭來實現(xiàn)電壓和 無功自動控制的系統(tǒng)，目前已在許多國家和地區(qū)得到應(yīng)用。1桂林電網(wǎng)的調(diào)度監(jiān)控模式及avc系統(tǒng)建設(shè)的必要性桂林供電局系統(tǒng)運行部，肩負著桂林市五城區(qū)及十二個 縣共52個變電站。其中主網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控人員負責(zé)對9個220 kv和32個

3、110 kv無人值班變電站的監(jiān)控，由于對電壓和 無功的控制還采用手動調(diào)節(jié)，存在明顯缺點，主要有：1） 增加了監(jiān)控人員的勞動強度，易發(fā)生人為失誤；2）調(diào)節(jié)不 及時，調(diào)整水平靠經(jīng)驗決定；3）不能從全網(wǎng)優(yōu)化角度考慮, 只是局部的控制。所以需要建立一套avc系統(tǒng)，自動實現(xiàn)在 滿足電壓各種運行約束條件的同時，利用操作盡量少的無功 補償設(shè)備，最大限度地改善電壓質(zhì)量，減少有功傳輸損耗； 實現(xiàn)無功分層平衡，降低變壓器損耗；保證無功分區(qū)甚至就 地平衡，降低線路損耗；同時減輕監(jiān)控人員的勞動強度。2桂林電網(wǎng)avc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)桂林電網(wǎng)avc與0pen-3000平臺一體化設(shè)計，從pas網(wǎng) 絡(luò)建模獲取控制模型、從scada獲

4、取實時采集數(shù)據(jù)并進行在 線分析和計算，對電網(wǎng)內(nèi)各變電所的有載調(diào)壓裝置和無功補 償設(shè)備進行集中監(jiān)視、統(tǒng)一管理和在線控制，實現(xiàn)全網(wǎng)無功 電壓優(yōu)化控制閉環(huán)運行。桂林電網(wǎng)avc系統(tǒng)主要有三個模塊構(gòu)成（如圖1）：自動 電壓調(diào)整程序（avc_main）、遙控程序（d0_ctls）和報警程 序（avc_alm）。avc_main通常只運行在pas節(jié)點上，它從 scada獲得電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)，根據(jù)分區(qū)調(diào)壓原則，對電 網(wǎng)電壓進行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)電壓異常時提出相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。當(dāng) 系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)時，將調(diào)節(jié)措施交給scada的遙控程 序，執(zhí)行變壓器的升降和電容器的投切，遙控環(huán)節(jié)是電壓無 功自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電

5、壓無功自動控制系統(tǒng)運行是 否成功將在很大程度上決定于電網(wǎng)基礎(chǔ)自動化狀況。報警程 序負責(zé)顯示自動調(diào)壓程序提出的調(diào)壓建議和遙控程序所做 的自動調(diào)壓措施。3桂林電網(wǎng)avc控制策略根據(jù)無功平衡的局域性和分散性，avc對地區(qū)電網(wǎng)電壓 無功分層分區(qū)控制，使其自動控制在空間上解耦。avc數(shù)據(jù) 庫模型定義了廠站、電壓監(jiān)測點（母線）、控制設(shè)備（電容 器、變壓器）等記錄?；?pen3000 體化scada/ems平 臺，avc從scada中獲取電網(wǎng)實時量測數(shù)據(jù)，從網(wǎng)絡(luò)建模中 獲取設(shè)備參數(shù)及其物理關(guān)系，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲實時跟蹤方式 變化，進行動態(tài)分區(qū)，以220kv樞紐變電站為中心，將整個 電網(wǎng)分成若干彼此間無功電壓

6、電氣耦合度很弱的區(qū)域電網(wǎng)， 然后在區(qū)域電網(wǎng)中，對各變電站進行全局優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，綜 合區(qū)域級協(xié)調(diào)控制和變電站級九區(qū)圖原理控制的優(yōu)點。采用 如下控制策略：當(dāng)區(qū)域內(nèi)個別變電站電壓需要調(diào)節(jié)時，首先 調(diào)節(jié)該變電站電壓。如果區(qū)域內(nèi)變電站電壓都處于合格范圍 內(nèi)，根據(jù)區(qū)域電壓質(zhì)量統(tǒng)計結(jié)果，當(dāng)該區(qū)域電壓普遍偏高 （低）時，考慮啟動區(qū)域調(diào)節(jié)設(shè)備（一般為電容器）進行區(qū) 域電壓調(diào)節(jié)。4安全策略a vc系統(tǒng)的安全策略采用的是事件觸發(fā)-閉鎖的機制。 avc系統(tǒng)以scada系統(tǒng)發(fā)來的相關(guān)信號或量測值作為判據(jù)， 當(dāng)相關(guān)信號或量測值與avc的閉鎖量相符時，暫時閉鎖avc。 設(shè)備閉鎖邏輯是設(shè)備動作與否的前提條件，若設(shè)備閉鎖邏輯

7、成立，即使avc策略成立，設(shè)備也應(yīng)該被閉鎖。5桂林電網(wǎng)avc系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀桂林供電局采用南瑞科技0pen-3000自動化系統(tǒng)的avc 功能模塊，對avc系統(tǒng)的建設(shè)采用了以下三種運行狀態(tài)采取 循序漸進的方式實現(xiàn)：1）開環(huán)運行。開環(huán)運行時，按照要求設(shè)定廠站控制、 母線控制、變壓器電容器控制、時段設(shè)置等參數(shù)。將廠站設(shè) 為開環(huán)狀態(tài)，將被控廠站所有出現(xiàn)的告警和保護信號復(fù)歸， 將被控對象都置為投入狀態(tài)，avc對被控對象進行分析計算 給出調(diào)壓建議，不下發(fā)控制指令，提示監(jiān)控人員對其進行人 工操作。2）閉環(huán)接口測試。廠站開環(huán)運行一段時間，調(diào)壓建議 符合現(xiàn)場實際，再考慮將該站接入閉環(huán)運行，投入閉環(huán)運行 之前需做閉環(huán)

8、接口測試。在數(shù)據(jù)庫avc遙控關(guān)系表增加被控 對象，核對主變和電容器開關(guān)的遙控點號，將被控對象運行 模式設(shè)置為測試態(tài)。設(shè)置電壓穩(wěn)定誤差，使母線電壓人為越 限，觀察系統(tǒng)發(fā)出的測試建議，在彈出的小窗口確認遙控點 號和控制設(shè)備是否正確，遙控預(yù)置成功以后進行人工確認操 作。3）閉環(huán)運行。閉環(huán)接口測試后將廠站電壓穩(wěn)定誤差置 為0,將自動控制置為是，將avc遙控關(guān)系表中該廠站的記 錄運行模式改為運行態(tài)，由avc軟件給出控制策略，直接向 調(diào)度自動化系統(tǒng)的前置機發(fā)送控制指令，正式進入閉環(huán)運 行。經(jīng)過以上三種運行狀態(tài)對單個變電站所有主變和電容 器進行逐一測試調(diào)節(jié)到最后投入閉環(huán)運行、從110 kv變電 站到220

9、kv變電站的發(fā)展過程。通過一年多的分析和測試, 目前已有31個無人值班變電站投入avc閉環(huán)運行。6桂林avc系統(tǒng)建設(shè)中存在的問題目前桂林電網(wǎng)存在個別比較老舊的變電站，有的10 kv 側(cè)刀閘位置沒有接入遙信，只能通過人工置數(shù)等處理手段完 成調(diào)試，avc閉環(huán)投運后監(jiān)控人員要在變電站巡檢人員到站 內(nèi)巡視時與之確認10 kv電容器兩側(cè)刀閘的遙信狀態(tài)，通 過人工置數(shù)刀閘位置來完成avc的正常運行。有的變電站35 kv側(cè)接入了小水電，當(dāng)小水電上網(wǎng)時，倒送無功到大網(wǎng)，功 率因素大概在0.6到0.8之間，存在35 kv母線電壓偏高, 10 kv側(cè)投上所有電容器而母線電壓仍舊偏低的情況，此時 出現(xiàn)既不能調(diào)檔，也不能投切電容的情況，已建議將存在以 上情況的變電站主變中壓側(cè)檔位調(diào)低1檔。雖然avc通過設(shè)置關(guān)聯(lián)scada保護信號，可檢測到設(shè)備 的保護動作并自動閉鎖對該設(shè)備的控制，但有個別變電站保 護信號漏報嚴(yán)重，或是由于通道、裝置問題保護信號發(fā)出后 主站端要十幾分鐘才能收到，此時avc啟動閉鎖程序已經(jīng)失 去了意義，這些隱患給avc系統(tǒng)的安全運行帶來了潛在的危 險。7結(jié)束語avc的投入運行，桂林電網(wǎng)10kv母線電壓合格率達到了 99. 99%,提高了 220 kv主變下關(guān)口功率因數(shù)，主網(wǎng)調(diào)度監(jiān) 控人員調(diào)壓工作量下降為原來的25. 3%o avc系統(tǒng)在桂林電 網(wǎng)的成功應(yīng)用，為地區(qū)供電局電網(wǎng)調(diào)度由經(jīng)驗