嘉兴电网分层分区协调控制AVC系统的开发和应用

2010-11-15杨晓雷

浙江电力 2010年5期

杨晓雷，钱啸

（嘉兴电力局，浙江嘉兴 314033）

由于无功/电压的控制可以合理地改善地区电网的无功潮流，提升地区电网整体电压稳定水平，有效降低电网总体损耗，所以地区电网一般都将电压无功控制作为电网调度中的重要控制任务。但是，随着电网范围的扩大，原来的人工操作控制模式或者单个站点自动控制模式已经不能适应当前电网调度的需要，所以，越来越多的地区电网都开始了基于全网范围的无功电压自动控制系统（AVC）的研究和应用。

本文根据嘉兴电网的现状，提出了一种基于地区调度层面进行全网无功电压优化，由各级监控分区校核执行的AVC系统总体功能设计，既可以实现全网范围的无功电压优化，确保全局性，又便于各级监控分区协调控制，兼顾了运行灵活性和可靠性。

1 嘉兴电网现状及AVC系统优化原则

1.1 嘉兴电网调度、监控模式

嘉兴电网采取按照电压等级分层和按照行政区域分区控制的电网调度、监控管理模式。其中地区调度管辖所有110 kV及以上变电站和部分城网内35 kV变电站；县级调度管辖各县行政区域内110 kV变电站的10 kV设备、35 kV变电站和10 kV配网。而监控范围的划分，则根据电压等级，形成了按照地理位置划分的220 kV集控站和按照各县级行政区域划分的110 kV集控站，两级分层分区的监控结构。全网无功优化的范围包括地区所有220 kV及以下变电站。

1.2 AVC系统优化原则

地区电网AVC系统从全网角度进行无功优化控制，应当遵循以下4个原则：

（1）实现全网最大范围的电压合格。

（2）实现全网电能损耗尽可能小。

（3）实现全网调节设备动作次数尽可能少。

（4）所有的控制操作必须符合各种规程。

为了使优化程序易于实现，系统采用以全网电能损耗最小为目标，其它原则及电网实际运行约束作为约束条件的优化模型进行软件开发，系统优化计算流程见图1所示。

图1 AVC系统优化计算流程图

2 AVC系统总体结构

2.1 总体层级划分

根据嘉兴电网现行的管理控制模式，地区调度（以下简称地调）AVC系统总体应划分为以下3个层级[1-3]：

（1）地区调度层面：作为AVC系统的主站，进行全网AVC建模、维护、监控；基于地调数据采集系统（SCADA）采集全网实时数据，按照预先设定的考核指标，进行全网无功电压的优化计算，并形成调节控制指标。

（2）220 kV监控层面：作为AVC系统的子站，接收地调AVC主站的调节指标，并基于监控SCADA进行区域范围的校核计算，形成本监控范围内220 kV站的调节控制指令并可靠执行相关操作，同时将110 kV相关节点的调节控制指令反馈给地调AVC主站。

（3）110 kV监控层面：作为AVC系统的子站，接收地调AVC主站的控制指令，可靠执行相关变压器分接头的调节及电容器投切的操作。

系统体现了分级逐层推进的控制思路，同时遵循“层次越高，智能越高，控制精度越低；层次越低，智能越低，控制精度越高”的控制原则[1]，各层权责明确，相互协调，从而使整个控制系统的运行达到最佳效果。

2.2 扩展功能

为了使地调AVC系统实现与上下级调度的统一协调控制，并使其具有较好的运行灵活性，地调AVC系统还需要实现以下扩展功能：

（1）地调AVC主站系统应具有周期启动、人工启动及事件触发启动几种方式。

（2）地调AVC系统可实现不同层次内的开、闭环运行[4]：如整个系统的开、闭环；各个子站范围的开、闭环；各个具体站的开、闭环运行等。

（3）要预留与省级调度AVC系统主站的接口，以实现与省级调度AVC系统的联调，并可以按照省调下达的考核指标或通过人工手动设定相关指标来自行优化。

（4）地调AVC主站系统要预留与县级调度AVC系统的接口，以便实现与县级调度AVC系统的联调及对县级调度相关指标的考核。在110 kV监控子站开环运行状态下，可将相关控制指标传递给县级调度AVC系统进行校核，由其决定是否执行相应控制指令[5]。

（5）对于含有电厂联络线的监控站，由于地调AVC系统不能直接对电厂进行联动的调整控制，需要系统能够将必要的调节指标信息反馈到AVC主站监控界面，供调度运行人员参考。

另外，AVC还应具有状态监控、参数曲线查询及报表统计等管理功能。图2说明了地区电网AVC系统的控制流程和功能结构。

图2 AVC系统的控制结构

3 AVC系统的可靠性

AVC系统作为实际电网优化运行的一种辅助管理系统，必须以保证电网的安全可靠运行为前提。结合本系统总体设计情况，需要从以下两个方面保证AVC系统运行的安全性和可靠性。

3.1 实时数据的处理

由于地调AVC主站是基于电网设备的静态参数和实时数据进行的在线优化计算和控制，实时数据在传输过程中存在干扰，维护时也可能出现人为错误或误差。所以，必须对从SCADA中获得的实时遥测、遥信数据或死数据按照一定策略做必要的判断和处理，以避免发出错误的控制指令，提高AVC系统运行的可靠性。

3.2 AVC的闭锁功能

AVC系统闭环运行时，必须及时、正确地判断电网或计算机网络系统中出现的各类异常或故障情况，并实施可靠快速闭锁。

（1）主站系统闭锁。当AVC主站系统出现与数据库或SCADA接口中断等异常现象时，必须闭锁整套系统，并发出告警信号，直至异常情况解除，由人工解锁，重启系统。

（2）子站系统闭锁。当个别子站出现与监控SCADA接口中断等异常，不能执行遥控指令时，闭锁相关子站系统，并发出告警信号，直至异常情况解除，由人工解锁，重新投入。

（3）设备闭锁。当出现变压器或电容器保护动作、变压器分接开关或电容器开关拒动或主变分接开关滑档等异常时，可靠闭锁相关设备，不再对其进行优化控制，并发出告警信号。

4 系统开环运行情况

基于地区调度主站进行全网优化计算、各级监控分层分区控制的AVC系统开发和构建已经完成，并正式开环运行。为了保证AVC系统闭环后可靠、安全运行，将进行必要的遥控、遥调控制试验，以验证系统遥控、遥调号的正确性、控制通道的稳定性及远动规约的正确性，以确保对所控设备控制指令执行的正确性。

开环运行期间，AVC系统分别针对功率因数越限、电压越限、无功总体优化3个方面的7种控制方式，提出了10 178条控制建议。从考核AVC系统运行可靠性和稳定性考虑，开环期间并未要求按照控制建议进行操作。但经结合实际情况，对具体建议进行效果分析来看，除351条由于死数据造成建议无效外，其它建议均有效，有效率达到96.6%。同时，从AVC系统开环运行的效果分析预知，系统闭环运行后，将使因无功设备人工投切不及时引起的功率因数越限点减少70%左右，从而可使全网功率因数总体合格率在现有基础上提高约2%，达到98%以上。