AVC系统在电网调度自动化中的应用研究

胡强

（国网湖南省电力公司娄底供电分公司 湖南娄底 417000）

AVC系统在电网调度自动化中的应用研究

胡强

（国网湖南省电力公司娄底供电分公司 湖南娄底 417000）

通过AVC系统的运用，能够对电网运行进行自动化无功电压控制，从而确保电网的安全、经济、优质、高效运行，实现智能电网自动化、数字化目标。此背景下，本文首先分析了AVC系统，其次对AVC系统在电网调度自动化中的应用进行了详细的阐述，以供参考。

电网；AVC系统；自动化；应用

1 引言

近年来，社会的迅速发展，使得安全、经济、优质、高效运行成为电网企业的主要目标，电网的无功电压控制具有十分重要的作用，但其目前还存在一定的缺陷与不足，在一定程度上制约了电网的智能、安全运行。为了确保电网企业主要目标的实现，必须对电网无功电压进行优化控制，这就需要构建AVC系统并加以完善，以更好的满足人们对电能质量的需求，全面提升电网的自动化控制和调度水平。

2 AVC系统概述

2.1 AVC系统定义

所谓AVC系统，即为自动电压控制系统，其主要用于全网无功电压运行状态的集中监控与计算分析，并在全局角度上对电网的广域分散无功装置进行优化协调控制。AVC系统能够确保全网电压的稳定性，为电网提供优质的电压，并且还能够切实提高整体电网系统的经济运行效益与无功电压的综合管理水平。具体来说，AVC系统是电网调度自动化的高智能软件合理向闭环控制实践方向的科学拓展，其是电网无功调度的最高发展阶段，能够为各区域电网无功电压系统的经济运行与高效发展提供重要技术支撑。

2.2 AVC系统工作原理

某调度中心每间隔15min对电网内部的发电机组下发母线电压指令，AVC装置接收指令后经过计算，并且在综合考虑各种闭锁条件以后，向励磁调节器发出增磁或减磁的控制信号。通过增磁减磁调节发电机无功功率，使母线电压总是跟随下发的母线电压指令变化，以达到调节母线电压的目的。该调度中心向电厂下发的母线电压调节指令主要通过远动101模拟通道或104数据网通道直接下达至远动机，然后通过交换机传输到PLC模块，最终由PLC输出4～20mA送至AVC系统，同时也可以向电厂下达系统电压计划曲线，然后由相关装置便按照系统电压计划曲线调节发电机的无功功率。图1为AVC通道示意图。

2.3 AVC系统功能

2.3.1 主机冗余配置

为了确保系统投入运行之后的安全性与可靠性，AVC系统设计为双主机通过以太网的方式实现冗余设置，其中的一台主机作为执行者来完成所有功能任务，另一台备机实时监控主机工作状态，如果主机出现故障，备机自动升级为主机接替执行者任务。

2.3.2 测量功能

图1 AVC通道示意图

AVC系统具有测量发电机、220kV线路的遥信遥测信息的功能，主要涉及发电机、220kV线路的三相电压、三相电流、转子电流、有功功率、无功功率、cosφ、频率F等内容。

2.3.3 调节规律

通常情况下，无功功率调节器能够依据电网的实际需求，以“等间隔变宽”的方式改变无功功率的调节速度。在实际调节过程中，还能够依据调度中心下发的无功功率目标值QM与实发值QS之间的差值△Q大小，决定第一个调节脉冲的宽度△T1，当△Q处于较大状态时，△T1就大，反之则小。随着调节过程的进行，△Q会逐渐变小，调节脉冲的宽度△T也逐渐变小，即为△T1≥△T2≥△T3≥△T4…，如图2所示。

图2 调节脉冲的宽度

2.4 AVC系统的限制条件

通过相关研究发现，AVC系统具备多个限制条件，以确保发电机的安全运行，主要涉及以下内容：①强励动作时不允许AVC调节。②低励动作时不允许AVC调节。③频率限制动作时不允许AVC调节。④无功功率达到上下限时，不允许AVC调整无功功率。⑤定子电流达到相关要求时，不允许AVC调整无功功率。⑥转子电流达到上下限时，不允许AVC调整无功功率。⑦转子电流达到上下限时，不允许AVC调整无功功率。⑧机端电压达到上下限时，不允许AVC调整无功功率。⑨系统电压达到上下限时，不允许AVC调整无功功率。⑩计划电压不在合理范围，不采取调节。（11）发电机启机及停机过程中AVC不参加调节。

3 AVC系统在电网调度自动化中应用

AVC系统的优质安全应用的前提在于科学的设计，其是一个闭环控制的分层控制系统，能够以SCADA实时获取在线运行数据，然后进行自动分析与计算，并且对电压各个监测点、厂站、控制设备等进行记录，从而实现系统架构下的智能建模。闭环控制的优质安全应用策略主要包括以下几方面内容：

3.1 自动闭锁的运行系统控制

AVC系统的一级控制是在自动闭锁状态下实施的，其能够自动过滤信号输出、输入过程中的干扰因素与噪声等，从而确保调度人员在无干扰的状态下进行异常事件的辨析与分析工作，此类自动闭锁的状态是在主网支撑电压过低的条件下实施的，其能够避免主网的无功吸收，从而较大程度抑制了主网电压的崩溃问题。同时，自动闭锁状态控制主要发生于电网设备控制过程，一般包括对运行设备的控制以及对备用设备的控制，在对运行设备进行控制调节时，需要考虑运行设备的状态、电气设备的相关参数以及自动闭锁状态下对设备信息的自动读取及分析，以便进行电气设备检修和复位。在备用设备控制过程中，主要是根据设备的开关刀闸的状况进行网络拓扑运算，可在线调整备用的热系统，但备用的冷系统需要进行自动闭锁调整。

3.2 AVC系统中心主站的自动化优化控制

对于电网AVC系统中的中心主站点，需要对其进行合理的预算，并且还要针对10kV母线电压的灵敏度变化情况，采取准稳态控制灵敏度分析方法进行科学的、合理的估算，在实际估算过程中，需要重视分析发电机准稳态的无功电压特性，以避免各种不良振荡状况的出现，确保优化控制的精度和可靠性。同时，为了有效避免环流现象的发生，还需要对并列的变压器电气设备进行交替调整，并根据变压器的运行内容及容量等参数进行不同的设定，合理调节变压器的并列档位，使之处于同一水平。但当一台主变闭锁、另一台主变压器没有闭锁时，不能进行并列调整，此时需要主动规避档位不一致的状态。除此之外，还要对变压器电气设备进行颗粒控制和电压的优化调节，以减少电气设备的运行动作次数，降低调节振荡的发生几率。

3.3 AVC系统的总体控制策略应用

对于智能电网中AVC系统的应用，可采用基于动态分区等级之下的专家控制策略，主要是在电网分层分区空间解耦的前提下进行AVC系统的优化策略控制，其在遵循高电压水平下无功分层分区平衡优化的原则下，按照响应周期在时间上进行解耦，此类控制策略能够有效保障电网的全局优化和协调性能，在模式优先级和响应周期考虑控制动作次序的同时，尽量防范控制过度或振荡。在电网的无功平衡的局域性和分散性特点下，AVC系统实施对电网的无功分层分区控制，在自动控制下进行空间上的解耦，并对相关的电网设备进行数据实时的记录和跟踪，其具体应用策略主要涉及以下内容：

3.3.1 电网电压的优化调节

电网电压的优化调节可采用区域电压控制、就地电压控制与电压控制协调三种方式进行，其中，区域电压控制是区域电网整体无功平衡的结果，当区域电压偏高或偏低时，需要调节其无功设备，并且还要尽量少地调节设备的次数，以避免因调节而引起的振荡。同时，就地电压控制是当电压越限时，对其无功设备进行启动调节，按照就地电压策略进行相应的协调控制，从而有效消除电压越限。此外，对于电压控制协调，其主要是依据“区域电压控制＞电压校正控制”的顺序，在个别站点的母线越限时，落实电压的校正控制策略，并且采取自适应的电压优化调节。

3.3.2 全网自动协调控制

全网自动协调控制即为电网的空间协调与时间协调，其中，所谓空间协调，主要是指在电压无功空间分布状态下，自动选择优化控制模式。而对于时间协调，则是指利用AVC系统自动设计混杂控制的结构，实现闭环控制跟随时间追踪电压无功状态，在有序的状态下进行自动协调。

4 结语

综上所述，在智能化、数字化水平不断提高的现代社会中，通过AVC系统的合理应用，可有效提升电网的运行状态，并且还可确保供电的电能质量，降低系统的网路损耗与调节控制人员的工作强度，大大提高了电网电压的静态稳定裕度，促进了全网无功电压在线优化控制和静态的安全预警控制目标的实现，从而提升电网控制系统的经济效益。

[1]黄农纯.电网调度自动化AVC系统安全控制策略浅析[J].科技创新导报，2011（34）：117.

[2]毕全任，倪金刚，廖红.浅析县级电网调度自动化AVC系统控制策略优化调整[J].科技创业家，2013（19）：90～92.

[3]刘印磊，秦昆，闫坤，等.电力调度自动化AVC闭环控制的安全分析[J].中国新通信，2015（23）：45.

TM734

A

1004-7344（2016）26-0077-02

2016-8-22

胡强（1983-），男，助理工程师，本科，主要从事电气自动化工作。