浅谈地区电网电压自动控制（AVC）系统

姚昕

摘 要：电网的安全、经济、优质运行是电力系统调度和运营所追求的主要目标，其中，无功电压方面的控制至关重要。为了保证系统电压的运行水平，电网自动电压控制（AVC）系统必须运行良好，因为它是实现全局无功电压优化分布的关键环节之一。

关键词：电压自动控制；优化控制；无功功率；系统电压

中图分类号：TM761+.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.075

电网运行的基本目标是安全、优质、经济，而电压是衡量电能质量的重要指标之一。电压质量对电力系统稳定运行、降低线路损耗、保证工业和农业生产安全、提高产品质量、降低用电单耗等都有直接的影响，而网损也是重要的经济指标之一，对降低电网损耗有重大的经济意义。

1 无功优化的控制系统结构和目标

从理论上讲，无功分布可以达到最优，无功优化算法的结果就是使电网无功潮流最优。但是，在一个复杂的电力系统中，这几乎是不可能在线实现的。例如当运行条件变化时，要想维持系统无功潮流优化，势必就要依据电网无功功率和电压分布的特点，要求系统各点各种无功功率调节手段和电压调节手段要完善，利用高度发电的通讯网络和自动化系统控制，尽可能做到分层分区优化。

1.1 系统结构

电压无功优化自动控制系统结构如图1所示。

1.2 控制目标

全网无功电压闭环控制的目标是：①当省调AVC有指令下发时，确保跟踪省网的无功指令，从而有效控制主网枢纽变电所电压的稳定性；②保持地区电网范围内所有变电所负荷侧母线电压在规定的范围内；③有效地利用电压无功调控手段，使所有变电所无功尽可能就地平衡，从而减少因远距离输送无功而引起的网损；④在全网无功电压闭环控制的条件下，使各变电所的电容器最合理地投入，尽可能减少有载变压器分接挡位的动作次数。

2 控制策略

实时电压无功自动控制系统的关键在于控制策略和安全策略。控制策略可以确保电压无功控制的有效性，安全策略则能够保证电压无功控制的可靠性。

由于电压无功优化控制数学模型具有一定的复杂性，采用优化算法（OPF）直接求解目标函数费时又费力，而且优化算法是基于基础电网运行状态存在的——状态估计（SE）结果并

不总是可用的。因此，AVC控制策略可采用混合优化算法。

对于安庆地区的电网，因为运行方式具有闭环结线、开环运行的特点，而分区方法是以220 kV或110 kV变电站为中心的，所以，其所供电的下属变电站构成了一个区域。其主要控制策略有以下2点。

2.1 区域调压与厂站调压协调配合

根据所采用的分区方法，220 kV或110 kV变电站为该区域的枢纽变电站，下属变电站则为区域内的变电站。当区域内个别变电站的站电压需要调节时，首先要调节该变电站的电压。如果区域内变电站的电压都在合理范围内，则依据区域电压质量统计结果来调节。当该区域电压普遍偏高（低）时，考虑启动区域调节设备（一般为电容器）进行区域电压调节。

2.2 变压器和电容器分时段协调配合

当电压偏低时，优先投入电容器，并尽量使其投入运行，进而提高电容器的投入率。根据日负荷曲线变化规律，辅以人工经验修正，合理分配负荷时段和各时段的变压器调节次数，确保动作次数在限制范围之内。如果某时段希望减少变压器的调节次数，可以人工精细划分该时段变压器的调节次数，用电容器投切动作代替变压器调挡来调压。

3 安全策略

AVC直接遥控电压无功调节设备，与一般调度自动化软件相比，安全措施是非常重要的。当AVC处于闭环方式运行时，该闭环控制系统输入输出环节的安全性和可靠性将会受到误差或“噪声”的干扰。AVC结合一体化SCADA平台提供的全面信息，考虑了足够有效的安全措施，主要通过系统投运、数据处理、控制设备、异常事件处理和软件设计等安全策略实现相关的调节。

4 结束语

安庆地区电网电压无功自动控制（AVC）系统自2004-09正式投入运行，经过10年多的运行，减少了有载调压变压器分接头开关动作的次数，提高了设备的使用寿命，减轻了检修的劳动强度，提高了地区受电功率因数，提高了无功补偿设备的利用率，提高了电压质量，降低了监控中心值班人员的劳动强度，避免了人为误差，真正实现了全网无功电压实时控制，完善并提高了无人值班变电所的自动化水平。相信随着系统的不断改进和完善，AVC系统一定能在现代智能电网中发挥巨大的作用，为相关行业带来巨大的收益。

参考文献

[1]李端超，陈实，吴迪，等.安徽电网电压自动控制系统设计及实现[G]//28届中国电网调度运行会论文集.北京：国家电网公司，2003.

〔编辑：白洁〕