安徽電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)介紹

安徽電力調(diào)度通信中心

2005年5月

安徽電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)

介紹介紹內(nèi)容一、電網(wǎng)電壓控制目的二、國內(nèi)外電壓控制方式現(xiàn)狀三、安徽電網(wǎng)自動電壓控制系 統(tǒng)技術(shù)方案四、系統(tǒng)運行簡介第一部分電網(wǎng)電壓控制目的一、大電網(wǎng)電壓控制目的1、保證電網(wǎng)和發(fā)電機組穩(wěn)定運行2、保證電力設(shè)備安全運行3、保證用戶電能電壓質(zhì)量合格4、減少電網(wǎng)有功損耗二、高壓交流輸電線有功靜態(tài)穩(wěn)定極 限

線路輸電靜態(tài)穩(wěn)定極限PmaxPmax=（U1*U2）/ZU1---送端電壓U2---

受端電壓Z–線路阻抗三、電力系統(tǒng)有功損耗

輸電損耗PP=R*（P2+Q2）/U2

R--線路電阻P-–線路傳輸有功功率Q—線路傳輸無功功率U–電壓當(dāng)Q=0時，達到經(jīng)濟壓差狀態(tài)第二部分國內(nèi)外電壓控制方法現(xiàn)狀一、電壓控制的傳統(tǒng)方法

1、事先給定電壓允許范圍2、制定無功設(shè)備運行計劃3、運行人員密切監(jiān)視4、手動調(diào)整二、傳統(tǒng)方法方法的缺點

1、離線的電壓曲線不能反映電網(wǎng)實際情況2、人工調(diào)節(jié)勞動強度大，電壓波動大，也不科學(xué)3、廠站之間沒有協(xié)調(diào)，電網(wǎng)運行不經(jīng)濟三、無功電壓優(yōu)化計算的難點

1、電力系統(tǒng)無功電壓具有復(fù)雜性、非線性、不精確性及實時性特點2、無功優(yōu)化問題是一個多目標、多變量、多約束的混合非線性規(guī)劃問題

3、傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以精確描述無功電壓特性4、計算所依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準確性難以可靠保證

四、無功電壓優(yōu)化運行的一般原則1、在留足事故緊急備用的前提下，盡可使系統(tǒng)中的各點電壓運行于允許的高水平；2、無功功率盡量做到分區(qū)分層平衡。五、無功電壓調(diào)節(jié)的分類

1、一次調(diào)節(jié)毫秒—秒

發(fā)電機組AVR自動調(diào)節(jié)，快速響應(yīng)系統(tǒng)電壓變化（類似一次調(diào)頻）；2、二次調(diào)節(jié)數(shù)十秒—5分鐘由發(fā)電機組吸收和發(fā)出的無功功率，使區(qū)域內(nèi)電壓合格（類似AGC）；

3、三次調(diào)節(jié)10分鐘—15分鐘系統(tǒng)電壓和無功分布全面協(xié)調(diào)，控制發(fā)電機、電容器、電抗器和變壓器分接頭，使電網(wǎng)在安全和經(jīng)濟狀態(tài)下運行（類似經(jīng)濟調(diào)度）。六、國內(nèi)外無功電壓調(diào)節(jié)現(xiàn)狀

1、絕大部分電網(wǎng)處于手動調(diào)節(jié)狀態(tài)，維持電壓 合格2、法國、意大利電網(wǎng)上個世紀八九十年代逐步在高壓輸電網(wǎng)實現(xiàn)了基于手動分區(qū)的電壓二次自動控制（SVC)。

3、2000年以來，法國、意大利電網(wǎng)完善SVC,推出CSVC

4、2000年以來，國內(nèi)開始研究無功電壓自動控制，主要應(yīng)用在配電網(wǎng)，03年開始有高壓輸電網(wǎng)進行電壓二次控制試點。七、安徽電網(wǎng)電壓調(diào)整存在問題1、坑口電廠集中，電廠之間無功協(xié)調(diào)困難；2、廠站只注重母線電壓控制，無功竄動大；3、電容（抗）器投切不能合理協(xié)調(diào)。洛河電廠無功人工控制存在問題電抗器人工投切存在問題第三部分安徽電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)技術(shù)方案一、多智能體技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)總體考慮電力系統(tǒng)中的電壓控制器是按地域分散配置的，發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)、無功電容器、低壓電抗器、變壓器分頭以及其它控制器作為執(zhí)行Agent，各Agent一方面根據(jù)自身的環(huán)境信息(如電壓、有功、無功等)自主完成其特定的調(diào)節(jié)任務(wù)，另一方面可接受其他Agent的任務(wù)請求和反饋任務(wù)執(zhí)行信息，整個多Agent系統(tǒng)共同的目標是維持區(qū)域內(nèi)的電壓水平和無功平衡，從而較好地解決電壓協(xié)調(diào)控制問題。二、基于多智能體技術(shù)協(xié)調(diào)控制安徽電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)（AVC)總體方案安徽主網(wǎng)AVC系統(tǒng)（上級智能體系統(tǒng)）通過協(xié)調(diào)控制發(fā)電機組無功功率和電抗器，結(jié)合地區(qū)供電公司電網(wǎng)AVC控制系統(tǒng)（下級智能體系統(tǒng)），以實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行、全網(wǎng)廠站母線電壓在合格范圍內(nèi)，合理協(xié)調(diào)大機組無功出力分配，同時盡可能使無功就地平衡，減少網(wǎng)損。

三、智能體學(xué)習(xí)和協(xié)調(diào)控制過程

動態(tài)分區(qū)學(xué)習(xí)：基于電力系統(tǒng)電壓靈敏度和電氣距離有很強相關(guān)性特點，根據(jù)電網(wǎng)實時狀態(tài)，各控制決策智能體自動學(xué)習(xí)分區(qū)。四、電壓協(xié)調(diào)控制算法

（1）當(dāng)某個智能體檢測自己電壓越限，若自身執(zhí)行智能體有調(diào)節(jié)能力，則進行調(diào)節(jié)，否則向鄰近的有關(guān)核心智能體發(fā)請求，相關(guān)核心智能體根據(jù)自己的能力和已有的信息進行響應(yīng)，再由發(fā)起請求智能體進行確認。

（2）核心智能體根據(jù)請求智能體的確認數(shù)量進行調(diào)節(jié)前，先發(fā)公告，檢查是否有其它智能有疑義（防止引起其它智能體電壓越限），調(diào)節(jié)起始和結(jié)束后發(fā)公告，各相關(guān)智能體根據(jù)調(diào)節(jié)前后電壓變化學(xué)習(xí)該核心智能體對自身母線無功/電壓無功靈敏度。

四、電壓協(xié)調(diào)控制算法

（3）若較近的核心智能體沒有響應(yīng)或沒有能力，則依次向較遠的核心智能體發(fā)請求，等待響應(yīng)。

（4）若所有鄰近核心智能體都不響應(yīng)，則對下級AVC系統(tǒng)發(fā)請求電壓緊急控制（犧牲無功平衡）。

五、無功分層分區(qū)平衡協(xié)調(diào)算法

4、電廠根據(jù)確認信息進行調(diào)整有關(guān)無功設(shè)備的無功出力；1、當(dāng)變電站確定自身不能維持無功就地平衡時，向電廠發(fā)無功供給請求；2、電廠根據(jù)自身能力發(fā)響應(yīng)，包括無功數(shù)量及價格；3、變電站根據(jù)電廠的響應(yīng)以及自己到電廠的距離，計算需購買的無功數(shù)量，再發(fā)確認信息；

六、機組無功控制策略1、首先保證機端電壓滿足機組廠用電要求2、保證機組無功出力滿足P-Q曲線要求3、保證電廠內(nèi)機組無功分配均衡

發(fā)電機組控制環(huán)示意圖

七、和供電局AVC協(xié)調(diào)策略

3、普通智能體對地調(diào)AVC下發(fā)每臺220KV主變無功目標指令2、計算變電所220KV主變無功負荷期望值，盡量使220KV線路無功流動滿足經(jīng)濟壓差

4、地調(diào)AVC控制主變所帶電網(wǎng)的電容器和變壓器分接頭調(diào)整在不違反約束的條件下滿足上級要求

1

、地調(diào)AVC要將每臺220KV主變所屬電網(wǎng)可投/切電容器容量上傳上級

八、安徽電網(wǎng)AVC系統(tǒng)構(gòu)成機組勵磁系統(tǒng)（AVR）一次調(diào)節(jié)省調(diào)AVC系統(tǒng)發(fā)電機無功調(diào)節(jié)裝置二次調(diào)節(jié)

地調(diào)AVC

系統(tǒng)電容器投退、主變分接頭調(diào)節(jié)500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)電抗器投退三次調(diào)節(jié)31臺機組73個220KV變電所以及其所供壓地區(qū)電網(wǎng)四個廠站的21臺電抗器第四部分系統(tǒng)運行簡介一、系統(tǒng)運行界面簡介一、系統(tǒng)運行界面簡介一、系統(tǒng)運行界面簡介二、控制效果分析（電壓曲線）二、控制效果分析（投AVC電廠母線電壓曲線）二、控制效果分析（非AVC運行電廠母線電壓曲線）二、控制效果分析（洛河電廠無功協(xié)調(diào)前）二、控制效果分析（洛河電廠無功協(xié)調(diào)后）二、控制效果分析（銅陵電廠AVC退出后）二、控制效果分析（銅陵電廠AVC投運時）二、控制效果分析（六安變參與系統(tǒng)協(xié)調(diào)時）二、控制效果分析（六安變未參與系統(tǒng)協(xié)調(diào)時）三、系統(tǒng)目前規(guī)模1、在所有接在220KV系統(tǒng)及以上電廠都進行了實施，（共31臺發(fā)電機組，7550MW），

大部分投入閉環(huán)控制。2、所有73個220KV變電所參與協(xié)調(diào)3、安徽