省地协调自动电压控制（AVC）实现方法的研究

刘伟

【摘 要】随着经济的飞速发展，市场竞争日益激烈，电力企业之间的竞争也是如此，要想在竞争中脱颖而出，需要确保电网的安全、经济和优质运行，电网自动电压控制系统是确保这一终极目标的关键，控制好无功电压，并将其优化分布，分解协调，结合理论与实际经验，对电网进行控制，从而有效的提高电网的运行能力。区域电网公司的主要职责是：经营管理电网，保证供电安全，规划区域电网发展，培育区域电力市场，管理电力调度交易中心，按市场规则进行电力调度。本文主要就地区电网自动电压控制系统的原则、系统结构、控制策略、安全按策略进行简单介绍和分析。

【关键词】电压自动控制；系统结构；控制策略；安全策略

一、电压自动控制系统的控制目标和分级控制

随着科技的日新月异，电力调度自动化进程在不断推进，电力系统的安全、优质运行是人们生产和生活的需求，而电压是确保电能质量的关键一环，电压质量好，线路的损耗会相应的减少，用电单耗也会得到降低，这样，工业和农业生产、人们的日常生活得到了保障。电压自动控制系统则是保证电压质量的关键所在和基本条件。电网电压无功自动控制AVC系统（简称“AVC系统”）是在各节点电压合格、关口功率因数符合标准的前提下，对收集到的实时数据进行在线分析和计算，对在线电压进行优化控制，合理调配主变分接开关和电容器、发电机，通过调度自动化系统实现对电压无功优化控制，力求电压质量最优化，提高输电效率，降低网损，实现稳定运行和经济运行，是顺应社会发展的战略要求，共创和谐社会。任何一个产品都有它的衡量标准，当电能指标符合相关规定的指标系数时，电力才能发挥最佳效果，电压自动控制系统的控制目标是电网安全、优质和经济的运行，通过无功补偿和调压手段控制好电压质量，提高电力系统的稳定性和安全性，降低线损。电力系统是一个繁荣复杂的系统，AVC系统在控制时力求使电网无功潮流最优，以电网无功功率和电压分布为依据，对全系统的各个环节和节点进行调控，尽可能做到分层分区最优化。基本电压等级的划分就是电力系统中发、输、变、配、用五个环节中电压所要遵循的规矩。地区电网电压无功控制演变为一个分级、分层、复杂的分布式递阶优化控制问题。

二、地区电网无功电压自动运行现状

（一）地区电网的低负荷、高负荷

电流在流过变压器绕组和输电线路时，变压器绕组和输电线路的电阻是发热的，会损耗能量，降低电压，当电力系统负荷重时，电流会更大，能量降低会更多，电压变低更明显。在电网的运行过程中，一旦遇到用电的高峰期，电压的高负荷可能会导致无功补偿不到位，造成电压不稳定，影响电路的输送质量，功率因数突然下降，影响到灵敏度强的电力设备，从而可能会在一定程度上导致地区电压崩溃甚至大规模的断电。反之，低负荷状态下的电网导致无功过剩，长期小负荷运行，将会更严重的导致运动部件磨损加剧，发动机燃烧环境恶化等导致大修期提前的后果。所以，我们需要对电网及电力设备进行及时、准确的了解和认识。

（二）地区电网无功电压监管不到位

我国地域广阔，电力系统的无功优化是一个受约束、变量大的混合性问题。现阶段，地区对电网无功电压的监管有待改善，仅仅只是依赖人工来对无功电压进行管理，一旦工作人员的专业知识不过硬，仅仅靠自己的工作经验来对电压的流动进行判断和操作，很有可能会出现失误和延时，造成人力、物力、财力的浪费。

三、地区电网自动控制系统的实施策略

随着变电站电力调度自动化的推广，数字化、智能化的综合性变电站被广泛投入使用，不断完善、提升硬件和软件的功能，AVC系统的控制作用才会更加彰显。地区电网自动控制系统的实施策略如下：

（一）具体操作规定

国内的分散控制是以变电站为中心，采用闭环控制的原理，利用计算机技术和网络通信技术，调节有载调压变压器的档位，来实现无功电压的最优化，解决约束条件松弛等问题，主站通过调度自动化系统来对电网全局运行的电压、无功功率、功率因数等方面进行监管和综合优化处理，通过变压器分接开关和无功补偿设备投切发出指令，力求排除任何异常情况，将地区电网的损耗降至最低，实现地区电网优化和自动控制。

（二）地区电网系统的大体改造

电力调度是电网安全、稳定运行，对外供电及各项电力生产工作有序运行的保障，是以计算机为核心的电网监控调度自动化系统。电力系统的规模越大，监视、控制的功能就越复杂，地区电网自动化控制系统和电力调度自动化系统同步运行，后者是前者的主要数据来源，二者再结合数据采集与监视控制系统，对变电站和电容器发出指令，变电站子站中KV母线电压采样要与RTU装置送省调的母线电压采样同源，确保数值保持一致，变电站AVC子站中厂用母线电压采样宜采用电压变送器或者具备滤谐波功能的测控装置，合理选择高压厂变有载调压的档位等等措施来实现對电网系统的大体改造，力求电网电压优化分布。

（三）逻辑改造

我国国家电网以一横（三峡至常州±500伏直流输变电工程）、一纵（三峡至广东±500千伏直流输电工程）为骨干架构基本成型。控制逻辑改造的重点是找到下达指令的机组逻辑接口，从机组DCS系统采集信号的所有通道保持开放，搭建必要的投入、切除逻辑，涵括条件判断、操作界面、记录等等。逻辑改造是在对无功优化控制系统分层次、分区域控制的前提下，对控制结构采取相对应的控制骨架，结合分散协调控制，实现对电力全网的层级（协调层级和各变电站间的执行层）、全面的统筹和改造，控制电网自动化系统得以优化。

（四）培训高素质工作人员

现代社会是一个飞速发展的高科技社会，各个领域及各个行业都需要具备专业素质的综合性人才。专业人才，是通过学习接受某方面技术知识，熟悉相关技术知识，具备该专业技术能力的突出人员。

总结：综上所述，随着经济的飞速发展，市场的竞争越来越激烈，电力企业要想在竞争中站稳脚跟，必须从自身的实际情况出发，开创新路径，对地区电网控制系统进行不断优化和改革，形成无功电压控制闭环，采用科学的技术和先进的设备，培养高素质的专业技术人员对电网进行监管，找到合适自己企业发展的道路，减少能量损耗，提高电能使用率，保证电力系统的安全，实现电网的经济、安全、稳定运行，使电力企业逐步走向智能化、自动化，不断推动我国电力事业的发展，便利人们的生产和生活。

参考文献：

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[3]王浩.地区电网自动电压控制系统（AVC）在邢台电网中的应用研究[D].华北电力大学，2014.

[4]张玲，刘箫.地区电网电压自动控制（AVC）系统的设计与实现[J].电工技术，2011（06）：33-35.

（作者单位：国网太原供电公司）