AVC系统在朔州电网的应用分析

姚俊 孙小东

【摘 要】电压和功率因数是电网运行管理的重要指标，AVC（自动电压控制）可以实现电压无功优化运行闭环控制，保证电压和功率因数合格，减少线路无功传输，降低电网因不必要无功潮流引起的有功损耗。本文对朔州电网AVC系统的应用状况进行了调研分析，对系统潜在的问题进行了探讨性解决。

【关键词】AVC；电压合格率；功率因数；运行分析

引言

对区域电网实行电压无功控制可以合理地改善区域电网的无功潮流，提升区域电网电压稳定水平，降低区域电网总体损耗，所以区域电网一般将电压无功控制作为电网调度中的重要任务。但是，随着电网规模的日益扩大，原有的人工操控模式或者单站点自动控制模式已经不能适应现今电网调度的需要，越来越多的区域电网开始了基于全网范围的系统（AVC）的研究和应用。无功电压自动控制是将电网中各节点电压合格数值、关口功率因数作为约束条件，将实现主变分头调节次数最少和电容器投切最合理，电压合格率最高和网损率最小作为综合优化目标，通过对调度自动化系统采集的电网中各节点遥测、遥信等实时数据进行在线电压无功优化分析、形成控制指令，再通过调度自动化系统自动执行，从而实现电压无功优化运行闭环控制。

1朔州电网及其AVC系统简介

朔州电网是山西北部地区的重要枢纽性电网，全网拥有220KV变电站9座19台，容量282万KVA，线路32条834KM；110KV变电站22座44台，容量164.55万KVA，线路54条720KM；最高负荷已达115万KW。传统的人工投切无功补偿设备与手动调节变压器有载调压分头进行调压的方式已很难适应逐步扩大的电网规模及快速增长的用电负荷，同时也难以满足国家电网公司对地区电网无功优化与电压合格率方面提出的要求。为提高朔州电網的供电质量，减轻调度员和操作员的劳动强度，实现电网调度管理的科学化，提高电网运行的稳定性和经济性，应用无功电压自动控制（AVC）系统已非常必要。

朔州电网AVC系统基于国电南瑞OPEN-3000调度自动化平台，作为电力应用软件PAS中的一个模块，系统可很好地共享SCADA及EMS的实时数据信息和PAS网络拓扑结构。在保证电网安全稳定运行的前提下，通过在调度自动化系统的主站端对各分站的母线电压、关口无功进行实时监视，当电压或无功值越限时，AVC系统通过对实时采集的数据进行在线分析和计算，自动给出控制方案提示、报警或投切电容器、升降变压器分接头，使电压和无功自动恢复到规定限值内，从而保证电压稳定并实现无功优化，节省大量人力物力。

1.1 AVC系统构成

图1 AVC系统数据流程

AVC系统由三个模块即：自动电压调整模块（AVC-MAIN）、遥控模块（DO-CTLS）和报警模块（AVC-ALM）构成，自动电压调整模块运行在PAS节点上并从SCADA获取电网实时运行状态信息，根据分区调压原则对电网电压进行实时监视，当电压异常时提出相应调节措施。遥控模块是电压无功自动控制系统的关键模块，如果系统处于自动控制状态时可将调节措施传送给SCADA的遥控程序，执行电容器的投切和变压器的升降，控制是否成功很大程度上取决于电网的基础自动化状况。报警模块负责显示自动调压模块提出的调压建议和遥控模块所做的自动调压措施。系统数据流程如图1所示。

1.2 AVC系统功能

AVC系统功能主要有以下六方面1、全网电压优化调节；2、全网无功优化控制；3、控制全网关口力率；4、全网控制自动协调；5、优化动作次数；6、运行安全措施；7、维护方便，操作简单，全面的历史查询；8、全网无功普查，根据分析及统计确定无功补偿点。

1.3 AVC系统特点

从系统运行体系结构看，OPEN-3000系统由硬件层、操作系统层、支撑平台层和应用层构成。其中支撑平台层在整个体系结构中处于核心地位。对其进行进一步分析，又可归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、各应用系统及第三方软件间的规范化交互机制，数据总线层提供适当的数据访问服务，公共服务层为各应用系统得以实现其应用功能提供各种服务。因此与OPEN-3000系统一体化设计的AVC具有以下优点：1、一体化：一体化设计具有统一支撑的软件平台；2、全网性：全网协调、集中监视、统一管理；3、在线性：在线计算达到实时闭环控制。

2朔州电网AVC系统应用分析

AVC系统对实时采集的电网数据进行监视、分析、计算，发出控制命令或提出调整措施。朔州电网AVC系统软件使用者为集控或调度值班员，其系统画面如图2所示。

图2 AVC系统界面

2.1运行控制

设备控制状态图：设备控制状态图显示各变电站及所属母线、主变、电容器控制状态。控制状态可分级设置到调压设备，具体优先级顺序是：厂站>母线>主变分头或电容器。母线/电容器/主变时段设置：AVC考虑主变动作次数对设备的影响，每天分头调节总次数不得超过规定值，最高为10次。一般根据负荷曲线合理分配各时段调节次数。

2.2状态监视

AVC所关注的系统潮流与状态主要有母线电压、线路功率、电容器投切状态、主变分头位置等。

1、遥信预处理：AVC运行时采集来自SCADA的遥信信息，实时跟踪电网运行方式变化并进行动态分区校验以防止因刀闸位置错误或其它因素造成的分区错误。

2、母线状态：母线状态列表显示所属区域电网各等级母线电压监控点实时电压值及控制属性。

3、可控变压器/电容器：变压器状态显示主变实时档位及操作信息，电容器状态显示电容器实时运行状态及操作信息。

2.3控制命令

1、调压命令：调压命令按时间顺序显示AVC发出的控制命令或建议，同时控制命令的处理状态会随着时间推移动态变化。

2、告警信息：告警信息显示AVC对电压及无功越限但无调节措施而仅发出的信息。包括厂站ID、发命时刻及命令信息。

3、变压器/电容器响应：变压器响应按时间顺序显示当前所有主变分头状态升降及其电压变化；电容器响应按时间顺序显示所有电容器投切及电压变化。确认调压事件是否来自AVC命令，可对照查看调压命令表和电容器调压事件表，若执行时间和操作时间相同，则为AVC自控命令。

2.4历史统计及查询

AVC将相关电压无功调整数据存入历史数据库，以便对电压无功运行做全面分析。在历史信息查询中可以查询的信息有：调压命令，变压器、电容器调整事件，设备动作次数，设备投运时间等。

3朔州电网AVC系统运行效果

朔州电网现今已累计完成地区电网全部9座220KV变电站及22座110KV变电站的AVC系统接入，不仅保证了电压、功率因数水平的合格，还有效地降低了电网损耗，降低调度运行人员达到预期控制目标。

3.1提高供电质量

通過对各变电站AVC系统投运前后各电压等级电压合格率进行统计分析，投运后电压合格率相比投运前电压合格率都有约1%左右不同程度提高；同时对各站端功率因数进行统计分析，投运前后对比功率因数也都有不同程度提高。

3.2提高电网稳定水平

通过AVC系统的无功再调度较好地实现了逆调压，各级电压被控制在合格范围内，并保证高负荷时段电网电压维持在较高水平，优化了系统潮流，降低了电网损耗。

3.3存在的问题及解决分析

1、采集数据的正确性：由于地调AVC主站是基于电网设备的状态参数和实时数据进行的在线分析计算和控制，实时数据若在采集过程中出现差错或在传输过程中遇到干扰必定会影响AVC的分析计算甚至发出错误指令。所以，必须对从SCADA中采集的实时遥测、遥信数据依照一定策略进行判断和处理，同时加强整个系统的自动化水平。

2、闭锁功能可靠性：AVC系统闭环运行时，必须及时正确地判断电网或自动化系统中出现的各类异常或故障，实施可靠快速的闭锁。具体分为：（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，闭锁相关子站系统同时发出告警信号，直至异常情况解除后由人工解锁并重新投入。（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、优化无功在电网运行中显得尤为重要，所以区域AVC系统将扮演越来越关键的角色。AVC系统在朔州电网的应用显著提高了区域系统各等级电压的合格率，降低了网损，带来明显的经济效益和安全效益。而对于目前存在的问题，随着自动化系统的完善和通信技术的发展，也将会得到有效解决。

参考文献：

1、百度百科AVC系统

2、朔州电网年度运行分析报告

3、国电南瑞AVC系统培训教材

4、徐柳飞.基于控制模式的自动电压控制（AVC）系统

5、杨晓雷.嘉兴电网分层分区协调控制AVC系统的开发和应用