AVC系统在嘉兴220 kV电网的应用

张金玉，倪国强，李伟杰，陈刚

（嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

AVC系统在嘉兴220 kV电网的应用

张金玉，倪国强，李伟杰，陈刚

（嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

无功电压自动控制系统（AVC）能实时、有效地提高电网电压和功率因数，提升电网运行经济性、安全性和供电质量，从而成为电网科学运行的重要手段。介绍了系统的原理、控制策略以及在嘉兴220 kV电网的应用情况，指出了运行中有待解决的问题。

AVC；应用；自动控制；功率因数；合格率；无功优化

随着地方经济的快速发展，嘉兴电网的规模和用电负荷也快速增长。为了向用户提供更加优质、可靠的电能，电网企业必须控制好电网的电压和功率因数，但以往手动调节的方式在调节的及时性和全局性上已无法满足现代电网的要求。为有效改善电网电压和功率因数控制水平，提高电网运行的稳定性和经济性，嘉兴电网于2009年投入了无功电压自动控制系统（以下简称AVC），现已完成省地联调和市县联调，实现了无功大区域控制。

1 嘉兴电网AVC系统总体概况

嘉兴电网220 kV监控中心（以下简称监控中心）担负着220 kV变电站的监控运行工作，目前共负责5个操作站共24座220 kV变电站。从2010年1月开始，监控中心负责所辖操作站AVC系统的运行监视工作。图1为监控中心所辖监控范围及采用的监控系统图。

图1 监控中心所辖范围及采用的监控系统

1.1 AVC系统基本原理

嘉兴电网AVC系统通过SCADA(调度数据采集与监控)系统采集全网遥测、遥信实时数据，由AVC主站服务器采用电压灵敏度校验及优化算法进行在线分析和计算，在确保电网与设备安全运行的前提下，以各节点电压、省网关口功率因数为约束条件，从全网角度进行在线无功电压优化控制，实现无功补偿设备合理投入和无功分层分区就地平衡与电压稳定，主变压器分接开关调节次数最少和电容器投、切最合理，电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标。AVC主站系统优化计算后，最终形成有载调压变压器分接开关调节、无功补偿设备投切控制指令。各AVC子站接收相关控制指令后，借助SCADA系统的遥控、遥调功能执行控制指令；同时，AVC系统还利用计算机技术和网络通信技术，实现对网内各变电站有载调压装置和无功补偿设备的集中监视和管理，实现全网电压无功优化运行的闭环控制。

1.2 AVC系统构成

嘉兴电网AVC系统包括主站系统及各子站系统。其中，主站系统设在地区局调度所，各子站系统分别设置于监控中心、110 kV监控中心及各县局调度，其组织结构及系统组成如图2、图3所示。

图2 嘉兴电网AVC系统组织结构

图3 嘉兴AVC功能构成

1.3 220kV部分AVC系统

监控中心AVC系统通过“拉终端”的方式，将原先5个操作站子站集成为监控中心AVC系统，从而由监控中心实现AVC系统对所辖24座220 kV变电站的无功优化控制。

监控中心AVC系统控制着嘉兴地区目前运行的24座220 kV变电站母线电压及无功运行情况，根据现场设备的实际运行情况，与110 kV监控及县局AVC系统的控制对象为电容器和主变压器分接头不同，监控中心AVC系统的控制对象只是电容器。2010年1月底，嘉兴电力局开始将110 kV监控中心AVC系统和县调AVC系统纳入地调AVC系统闭环运行。2010年12月26日，监控中心AVC系统完成省地联调，标志着嘉兴220 kV电网无功优化实现了从嘉兴区域到整个浙江省范围内的跨越。

2 AVC系统应用效果

2.1 改变无功调节模式

AVC系统投入运行后，彻底改变了由运行人员通过手动控制电容器投切来实现变电站无功控制的方式，有效解决了以往无功控制中存在的监控难度大、任务繁重、及时性差等问题。在监控运行方面体现了以下优势：

（1）实现了无功监控自动化，相对于以往人工监视、手动调节的方式，既减轻了运行人员的监控压力，又大大提高了无功调节的及时性。

（2）减轻了运行人员的操作压力。以往的调节方式是运行人员发现功率因数不达标时，要先通过开票、审票等环节，然后才能操作，很难做到调节的及时性，同时也加大了运行人员的工作压力，尤其是监控中心要对24座变电站进行无功监控，运行人员的工作强度很大。

（3）AVC系统投运后，无功调节从以往的局部调节向区域化、大范围调节转变，实现了无功在整个系统内的平衡，尤其是AVC系统完成省地联调后，无功调节实现了全省范围的整体平衡，更加有利于电力系统的稳定运行。

（4）运行、维护方便。AVC系统界面能清楚显示系统内各类无功设备的运行情况，与SCADA系统画面根据不同变电站分散显示不同，AVC系统做到了数据集中显示。当有新的电容器投入运行时，监控人员只需按照地调提供的信息表完成核对和进行电容器遥控试验，即可将电容器投入AVC系统闭环运行。

2.2 提高了220 kV电网无功运行水平

浙江省电力调度运行技术中心发布的《浙江电网地区负荷功率因数考核管理办法（试行）》，对220 kV变电站省调关口功率因数有如表1所示的控制要求。

表1 浙江省220 kV变电站无功电压控制要求

AVC系统投入运行后，系统能根据电网无功运行情况进行实时调节，从而使调节的效果更好，功率因数的合格率明显提高。图4是2009年和2010年1-5月平均功率因数合格率情况的统计对比。2010年10月和11月各220 kV变电站平均功率因数合格率均达到99%以上。

从图4中的统计对比数据看到，AVC系统投入后的2010年1-5月除春节的2月份外（根据省公司对无功的控制要求，春节期间AVC系统退出运行），220 kV变电站平均功率因数合格率均保持在99%以上，较2009年的平均功率因数合格率提升了2%～5%。

图4 AVC投入前后功率因数合格率对比

根据统计，AVC系统投入后，变电站功率因数合格率在99%以上的变电站达到89.58%，其中功率因数合格率100%的变电站达到62.5%，说明AVC系统投入后，变电站在各个时段的无功调节达到了比较理想的水平，与以往人工控制的情况相比，合格率提升的效果十分明显。

2.3 均衡电容器投切次数

监控中心AVC系统是通过控制变电站电容器投切来实现无功优化控制的。

嘉兴电网AVC系统对电容器各时段的动作次数作了相应设置，见表2，要求单台电容器日累计动作次数控制在20次以内。

表2 AVC系统对电容器各时段动作次数的设置

目前嘉兴电网24座220 kV变电站共有运行电容器100台，通过对2011年1-4月电容器动作情况的统计、分析，发现每台电容器月平均动作43次，每天平均动作约1.4次，日均动作次数统计见表3。

表3 AVC系统对电容器日均动作次数的统计

从表3统计数据可以看出，电容器日均动作次数小于2次的台数占总台数的79%。通过统计监控中心2010年的电容器动作次数，电容器动作月最大次数为178次，日均5.7次，远小于AVC控制策略中容许单台电容器日动作次数20次的要求。

结合AVC对电容器控制的情况，可以看出AVC系统投运后电容器动作有以下特点：

（1）动作集中在早、中、晚3个时段，主要原因是这3个时段负荷波动较大。

（2）动作次数带有明显的区域特点。嘉兴市及所辖的5个县市，地区经济发展都具有鲜明的特色，嘉善、平湖有部分重工业，如钢厂、化工行业，因而负荷变动较大，这些地区变电站电容器的动作次数就明显高于其他区域。

（3）同一变电站内电容器的动作次数相近，说明AVC系统在控制上体现了良好的均衡性。

3 运行中存在的问题

AVC系统的投运使220 kV变电站的无功运行水平有了很大的提升，做到了及时、有效的调整，使区域内电网无功达到了平衡。

通过一年多的运行，发现AVC系统目前仍存在一些问题，主要表现在：

（1）由于AVC系统主要是通过主站SCADA系统来采集全网各节点的遥测、遥信数据进行判断，然后发出调整指令，因此AVC系统的运行依赖于主站系统的运行情况。当主站系统出现问题时，AVC系统对无功的调节也将受到影响。

（2）AVC系统对SCADA系统的监控有一定影响，主要表现在3个高峰时段和监控人员进行操作监盘时，因电容器动作频繁，导致SCADA系统画面不断出现电容器间隔的接线图而影响监控，当现场操作运行人员需要监盘时，若AVC系统发出指令进行电容器控制，弹出的画面也会影响监控人员的操作监盘。

（3）AVC系统的数据刷新比较慢，严重时与SCADA系统数据相比延时达2 h以上，出现这种情况时监控人员只能汇报调度然后重启程序，数据才会更新。今后应对AVC系统的数据传输、更新作相应改进。

（4）当电容器事故跳闸，相关电容器保护信号在出现瞬时复归的情况下，AVC系统将无法对事故电容器进行控制闭锁，导致系统退出运行。如果此时现场人员对电容器设备进行检查，可能存在一定的安全隐患。

（5）春节期间，为确保电网运行设备的安全和电压质量，防止电网出现严重的高电压现象，AVC系统需要退出运行。在此期间就需要监控人员通过控制电抗器、电容器进行无功控制，造成功率因数合格率明显下降。

4 结语

电压和功率因数是电能质量的重要指标，改善电压、优化无功和提高功率因数合格率是向用户提供优质电能的前提。随着调控一体化的深入，区域AVC系统将发挥越来越关键的作用。

AVC系统在嘉兴220 kV电网的应用，显著提高了区域系统电压合格率，产生了明显的经济和安全效益。而对于目前存在的问题，相信通过自动化系统的升级和通信技术的发展，也将会得到有效解决。

[1]黄晟.芜湖电网自动电压控制（AVC）系统的功能与应用[J].安徽电力，2006，23（3）:36-38.

（本文编辑：龚皓）

Application of AVC System in 220 kV Jiaxing Power Grid

ZHANG Jin-yu，NI Guo-qiang，LI Wei-jie，CHEN Gang
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Automatic Voltage Control（AVC）system can achieve real-time and effective increase of grid voltage and power factor，enhance the operational economy，safety and quality of power supply of grid.Therefore，it becomes an important tool for scientific operation of grid.This paper introduces the fundamentals and control strategy of AVC system and its application in 220 kV Jiaxing power grid and points out the problems in operation that need to be resolved.

AVC；application；automatic control；power factor；eligibility；reactive power optimization

TM712

：B

：1007-1881（2012）02-0021-04

2011-08-29

张金玉（1984-），男，甘肃兰州人，助理工程师，从事变电运行工作。