AVC在智能电网调度技术支持系统中的实用化分析

杜 娟

（国网河北省电力公司衡水供电分公司，河北 衡水 053000）

AVC在智能电网调度技术支持系统中的实用化分析

杜 娟

（国网河北省电力公司衡水供电分公司，河北 衡水 053000）

以衡水地调AVC系统实时运行经验为基础，介绍面向智能电网调度技术支持系统D5000平台AVC的主要特征和功能，分析AVC应用于智能电网调度技术支持系统中的关键技术，以及AVC与D5000平台其他功能模块之间的协调性，说明AVC在智能电网调度技术支持系统中的实用化过程及效果。

智能调度；AVC；安全控制；实用化

1 概述

智能电网调度技术支持系统（D5000）是国家电网公司为实现坚强智能电网目标而建设的重要基础平台，系统充分利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的智能电网调度技术支持系统。

面向D5000平台的自动电压控制系统称为Smart AVC系统，是智能电网的一个组成部分。采用先进的计算机、传感器、分布式电源等技术，实现发电、输电、配电及用电4个分系统电压安全稳定、电压质量合格和电网经济运行高效三位一体的目标。Smart AVC系统以连续调节、动态配置、实时高效、安全经济为基本目标，与传统AVC相比，具有结构系统化、分析精细化、控制智能化、互动和谐化的特征。可以说Smart AVC系统是电网调度自动化的高智能软件应用技术合理向闭环控制实践方向的科学拓展，其成为电网无功调度的最高发展阶段，可为各区域电网无功功率电压系统的经济运行与高效发展提供重要支撑技术。

2 Smart AVC系统的主要特征及功能2.1 主要特征

2.1.1 结构系统化

Smart AVC系统由电厂侧、输电侧、配电侧及用户侧单元组成，将控制、分析及自反馈功能高度集成化、模块化、系统化，形成一套体现当代电网特点的完整的自动电压控制体系。电厂侧Smart AVC从电力系统源头对系统电压进行控制调节，变被动适应为主动控制。输电侧Smart AVC在调度中心、集控站及变电站均设有子系统，对电力系统各级电压进行分布式调节控制。配电侧Smart AVC安装于配电所，保证电网经济安全运行及用户侧的电压质量。用户侧Smart AVC通过对用户负荷及用户实际用电情况进行监测分析，为实行分时电价、电压质量差别电价提供依据。

2.1.2 分析精细化

电网变化频繁，有规律和无规律运行方式并存，只有及时了解电网实时的运行状态，对各种运行信息进行精细化分析，才能做到事半功倍，有备无患。电网正常运行时，根据电网实时运行状态，搭建电网运行综合计算分析平台，包括理论线损计算、电网经济运行分析、在线安全稳定分析及负荷预报等功能，确保电网稳定可靠、安全运行。电网发生事故时，造成电网运行方式发生改变，系统可根据电网变化自动调整算法结构，做到自适应。并根据事故类型，给出造成电网事故的原因及应采取的措施，最短时间内恢复供电。

2.1.3 互动和谐化

电网从发电到用电是一个有机的整体，只有做到各个环节相互协调、信息互动，才能从现代电网向智能电网进行转变。互动化是Smart AVC的内在要求，通过系统构架互动化、需求管理互动化、用户服务互动化，打造成系统信息双向流动，各类应用友好兼容的互动和谐的电压控制系统。

由发电、输电、配电和用户4个子系统构成的Smart AVC控制体系，通过广泛应用的分布式智能和宽带通信技术实现系统各个环节之间信息双向流动，互为参考，灵活调整。实现电源、电网和用户之间友好互动、相互协调是建设智能电网的内涵所在，Smart AVC系统以电压控制为主线，整合系统数据，架起三者之间的桥梁。

2.2 功能

Smart AVC通过电压安全稳定、电压质量合格和电网运行高效三级目标分解协调产生控制目标。Smart AVC系统由电厂侧、输电侧、配电侧及用户侧4个子系统构成，调动4个子系统中能够进行无功调节的一切设备，达到无功“就地平衡”、“分层平衡”。因此，Smart AVC实现的目标更加严格，电网安全稳定，变被动为主动，安全性大大提高；控制的设备更多，模块变成系统；涉及的范围更加广，不再局限于输电网。

3 Smart AVC实用化关键技术及技术难点

Smart AVC以控制有关设备，改变无功功率流量，达到电压合格，网络损耗小的目标。信息化是Smart AVC的实施基础，对电网运行的实时信息和非实时信息进行高度集成，信息真实、可靠、共享是Smart AVC的关键。

3.1 闭环控制安全策略

3.1.1 系统自动闭锁

AVC安全控制策略应将输出、输入环节中的误差以及干扰噪声予以滤除，周密考量各类自动闭锁情况，确保安全、可靠的控制，令运行人员在处理各类异常事件中的总体工作量合理减轻。自动闭锁情况出现在主网支撑电压过低，令AVC系统用于调节220kV的主变压器分接头进行闭锁，同时还会向35kV以及110kV变电站投入电容器；令上调分接头禁止，从而避免由主网进行无功吸收，抑制主网电压发生不良崩溃现象。

在设备控制环节引发闭锁现象，应充分考量当前被控设备的状态以及相关电气控制属性，倘若为检修状态属性，则应对相应检修参数自动读取并将检修设备进行自动闭锁以待下一步的人工复位。

倘若被控设备处在备用状态，则应依据相关联设备的隔离开关状况实施网络拓扑，对设备相关冷热备用状态展开判断。对处于热备用设备系统可进行在线控制，对冷备用设备实施自动闭锁。针对命令控制则依据其命令控制与设备控制周期，进行综合考量，判定命令的下发与否，令控制过频或过调现象得到良好控制。对命令周期的控制应依据命令相关执行状态进行可变自适应，最大量设计不能超过5min。设备动作频率次数应依据相关运行及安全规程进行设计。如果电容器及变压器的总体控制次数上升至日动作总数的限定标准时，系统会对该设备进行自动闭锁并报警，可有效抑制动作次数过于频繁导致的设备不良损害现象。

3.1.2 AVC系统主站端安全控制

在开环运行模式下AVC计算得到的控制策略仅供调度人员参考，在闭环运行模式下这些控制策略将自动执行，最终完成对无功电压设备的闭环调节。此外AVC模块还提供了半闭环模式，此时，控制策略必须经过人工确认后才会下发这种控制模式，一般用于AVC模块投入实际控制之初的试运行阶段。

AVC模块的闭锁设置可分为3个级别：系统级闭锁、厂站级闭锁和设备级闭锁。

当处于系统级闭锁状态时，AVC主站将整个AVC控制应用闭锁，主站不再下发闭环控制指令，全部厂站转入人工控制或者本地控制。

当处于厂站级闭锁时，AVC主站对单个厂站进行闭锁，不对该厂站下发闭环控制指令，该厂站转入人工控制或者本地控制。

当某设备处于设备级闭锁时，AVC主站对该设备进行闭锁，闭环控制中不考虑对此设备的调节，不下发对此设备的闭环控制指令。具体内容为对10kV母线电压进行合理预算，有效防止电容器产生不良投切振荡。为杜绝环流现象，应对并列的变压器设备展开交替调节，令其处于同一水平变比，先后操作顺序应依据变压器的操作内容及容量进行设定。

3.1.3 Smart AVC 保 护

为了便捷、安全的实施网络防护，作为D5000一项重要的应用子系统，Smart AVC同平台展开一体化设计，令数据流实现无缝衔接，直接应用D5000数据进行量测并实施数据处理，可准确读取所有电网遥测遥信数据。相关网络模型的构造层面，Smart AVC由PAS网络建模出发获取有关静态电气网络的总体模型，并令建模软件将控制模型自动予以生成同时展开严格验证。从用户使用和维护的方便性出发，要求Smart AVC应用作为D5000系统的一个子应用模块实现嵌入式集成。

3.2 就地分层

各级调度各管一层，管好下级电网注入本级电网的无功值；管好发电厂注入本级电网的无功值。实现无功“就地平衡、分层平衡”，保证电压合格。AVC系统的工作是一个再决策、再分析进而逐步逼近的闭环反馈实践控制过程。

数据类交互主要涵盖AVC各模块的输入数据和输出数据。根据详细的输入输出数据设计在D5000实时库中定义相应的表结构，并基于这些表结构实现数据输入界面和结果展示界面。消息类交互主要涵盖各种实时的命令交互如用户启动计算查询结果等。对于消息类数据可采用D5000系统的消息总线实现AVC模块在消息总线基础上定义具体的报文格式。人机界面涵盖AVC模块所需要的控制建模参数设置实时监控信息展示及历史查询等内容，主要展现手段包括表格曲线树状图及三维可视化等。

3.3 配套基本条件建设

推广使用Smart AVC，确保无功补偿不多不少，采用实时动态无功算法及设备配置，自动满足电网的无功流动及电压稳定。Smart AVC的建设必须依赖电力系统中一些基本条件（软件和硬件）的建设。传统的AVC系统在输电网络和配电网络的建设也适用于Smart AVC系统，Smart AVC的建设重点也在配网侧。

4 Smart AVC实用化过程及效果

4.1 AVC与主站的调度

AVC应用软件模块按照嵌入式的方式实现与D5000系统的集成。D5000平台通过系统管理器管理AVC相关应用和进程，并为AVC应用提供平台支持包括实时库和相关画面。

从工作上看，AVC嵌入D5000系统的主要工作包括整理AVC系统的输入输出，将AVC系统的输入输出转化成D5000数据表形式将输入输出重定位到D5000系统，实现AVC系统的嵌入基于D5000平台实现必须的人机界面。同时AVC可通过D5000系统的远动通道输送遥调、遥控命令，进而逐步达到全网无功电压的优化潮流状态。D5000平台与AVC的一体化设计主体采用更新增量模型技术，通过自动建立设备控制模型与AVC监控点进行自动验证，合理实现了系统化的智能建模。

4.2 数据交互

4.2.1 输入数据

4.2.1.1 与基础平台交互

AVC从基础平台获得各种限值数据，主要包括电压上下限值曲线、发电机功率圆图、OLTC电容器组电抗器组的调节范围动作次数和动作时间间隔、调相机SVC无功上下限关口功率因数约束线路、变压器过载约束无功储备约束等。这些限值将作为AVC控制的约束条件使用。

4.2.1.2 与状态估计交互

AVC从状态估计获得电网实时方式数据，包括网络拓扑、设备参数、母线电压支路潮流、发电机和负荷功率状态估计合格率和平均残差等。

一方面根据当前状态估计结果获得初始的电网方式并在此基础上进行三级电压控制的最优潮流计算；另一方面根据合格率残差等统计信息对当前状态估计结果进行评估，在状态估计发散或者结果不可用的情况下进行必要的处理，采用基于灵敏度信息的二次规划模型进行电压控制，保证可靠给出控制策略。

4.2.1.3 与电网运行稳态监控交互

电网运行稳态监控模块是AVC模块的重要数据来源，具体包括受控电源实时数据、受控变电站实时数据、所有其他需要由AVC进行电压监视的母线电压和支路无功潮流量测。以及为实现上下级协调控制所需的实时数据。

4.2.2 输出数据

4.2.2.1 与电厂控制子站交互

AVC支持向电厂子站下发以下类型的控制命令，电厂高压侧母线电压设定值或调整量、全厂无功出力设定值或调整量、各单台发电机无功出力设定值或调整量。

4.2.2.2 与变电站交互

根据变电站控制模式的不同，下发命令包括在分散控制模式下提供的遥调指令，含变电站母线电压或主变压器关口无功的设定值或调整量，在集中控制模式下提供的遥控指令。

4.2.2.3 与综合告警应用交互

AVC功能产生的告警信息统一汇总到综合告警应用。包括实时数据不合理报警（含AVC相关的重要电压量测、重要无功量测、明显不合理及AVC相关的重要遥信、明显不合理电网状态异常报警）。

4.2.2.4 与运行分析及评价应用交互

AVC应用向运行分析与评价应用提供运行和考核指标等运行信息，主要包括AVC主站可用率、受控电厂变电站发电机调相机OLTCSVC电容器、电抗器及下级电网AVC的投运率、电压合格率、优化电网范围内的网损、网损率受控电厂和下级电网AVC的调节合格率、控制周期软件计算时间控制速率控制精度。4.2.2.5 与下级电网交互

AVC系统根据协调控制计算结果向下级电网下发协调控制命令。AVC由D5000得到所有电网实时遥测遥信各类动态测量数据，并对相应数据进行科学处理。具体处理策略包含对数据的质量检验、采取估计状态粗检测方式实施对遥测遥信的联合判断、对备用测点进行指定、实施数字滤波、校正电压量测相关误差，以及通过联判遥测遥信准确检测误遥信现象。

4.3 实用化效果

a.预防电网事故。Smart AVC系统实施掌控电网运行状态，及时发现、消除故障隐患，通过快速投入无功补偿，支撑系统电压，避免由电压引起的大面积停电事故。

b.优化电网运行。优化资源配置，优化资产使用，降低电网损耗和提高设备利用率；国家企业也要算经济帐。

c.分布式电源友好接入。支持太阳能、风能等分布式电源友好接入，这是解决电力可持续发展的问题。

d.降低电网成本。提升电网输电效率、减少运行维护和建设成本，降低电网企业的综合运营成本。为真正走向电力市场创造条件。

e.增加供电可靠性。增加电网供电可靠性，实现用户与电网企业的互动，提升用户参与电能调节的积极性。

5 结束语

电网调度自动化系统的完善构建、广泛应用与快速发展令AVC的科学研究逐步深入。安全闭环控制策略是Smart AVC系统安全性运行研究的主体内容，合理的闭环控制实践策略直接影响着AVC系统的服务工作品质，因此在系统设计与应用实践中从电网的实际运行状况及特征出发，树立提升系统安全性的科学实践目标并展开策略研究，有目的、有针对性进行安全控制，才能最终促进电网调度自动化系统的稳定、安全、经济运行与可持续发展提升。在工程实践中，为有效杜绝中断通信、粘连接点等不良安全事件及误动作，应在确保电网可靠安全运行基础上，依据循序渐进的实践原则令电网包含的各厂站依次接入闭环运行状态，严格制定科学的调试预案机制，从技术、组织与安全等层面出发实施科学管控，确保调试闭环的顺利进行。

本文责任编辑：王洪娟

ApplicationAnalysisofAVCinSmartGridOperatingTechnicalSupportSystem

Du Juan
（State Grid Hebei Electric Power Corporation Hengshui Power Supply Branch，Hengshui 053000，China）

Based on the experience in real-time running of automatic voltage control（AVC）system of Hengshui municipal power dispatching center，this paper introduces main features and functions of AVC for smart grid operating technical support system（D5000system），proposes key technologies of the application of AVC in smart grid operating technical support system，analyzes the function of transference between AVC and other modules in the D5000system，and illustrates the application process and effectsof the real-time voltage control function in smart grid operating technical support system.

smart dispatching；AVC；safety control；application

TM734

B

1001-9898（2015）02-0017-04

2015-02-15

杜 娟（1982－），女，助理工程师，主要从事电网调度自动化工作。