桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)控制(AVC)系統(tǒng)建設(shè)

1、桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)控制(avc)系統(tǒng)建設(shè)摘要桂林電網(wǎng)正在逐步將需要監(jiān)控人員手動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)人 值班變電站電壓和無(wú)功的控制模式改造成基于調(diào)度集控一 體化的無(wú)功電壓自動(dòng)控制avc ( automatic voltage control)系統(tǒng)。桂林電網(wǎng)的avc系統(tǒng)較好地適應(yīng)了桂林地 區(qū)電網(wǎng)的控制和管理模式，實(shí)現(xiàn)了提高電壓合格率和無(wú)功控 制分層分區(qū)平衡的基本目標(biāo)。本文闡述了 avc系統(tǒng)在桂林電 網(wǎng)的建設(shè)思路和應(yīng)用特點(diǎn)，分析了 avc系統(tǒng)的控制策略，介 紹了桂林電網(wǎng)建設(shè)和管理avc系統(tǒng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題和 經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞自動(dòng)電壓控制；控制策略；建設(shè)中圖分類(lèi)號(hào)tm761文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào) 1673-9671

2、- (2012) 121-0144-02電力系統(tǒng)的電壓水平與無(wú)功狀況密切相關(guān)，在線(xiàn)路上流 動(dòng)的無(wú)功功率越大，電壓的損失就越大，電網(wǎng)的有功功率損 耗也越大。因此，可以通過(guò)對(duì)無(wú)功功率的自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電 壓自動(dòng)控制和網(wǎng)損的降低。自動(dòng)電壓控制(automatic voltage control, avc)就是一個(gè)通過(guò)控制電網(wǎng)的無(wú)功電 源(一般是電容器和電抗器)及變壓器分接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓和 無(wú)功自動(dòng)控制的系統(tǒng)，目前已在許多國(guó)家和地區(qū)得到應(yīng)用。1桂林電網(wǎng)的調(diào)度監(jiān)控模式及avc系統(tǒng)建設(shè)的必要性桂林供電局系統(tǒng)運(yùn)行部，肩負(fù)著桂林市五城區(qū)及十二個(gè) 縣共52個(gè)變電站。其中主網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控人員負(fù)責(zé)對(duì)9個(gè)220 kv和32個(gè)

3、110 kv無(wú)人值班變電站的監(jiān)控，由于對(duì)電壓和 無(wú)功的控制還采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，存在明顯缺點(diǎn)，主要有：1） 增加了監(jiān)控人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，易發(fā)生人為失誤；2）調(diào)節(jié)不 及時(shí)，調(diào)整水平靠經(jīng)驗(yàn)決定；3）不能從全網(wǎng)優(yōu)化角度考慮, 只是局部的控制。所以需要建立一套avc系統(tǒng)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在 滿(mǎn)足電壓各種運(yùn)行約束條件的同時(shí)，利用操作盡量少的無(wú)功 補(bǔ)償設(shè)備，最大限度地改善電壓質(zhì)量，減少有功傳輸損耗； 實(shí)現(xiàn)無(wú)功分層平衡，降低變壓器損耗；保證無(wú)功分區(qū)甚至就 地平衡，降低線(xiàn)路損耗；同時(shí)減輕監(jiān)控人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2桂林電網(wǎng)avc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)桂林電網(wǎng)avc與0pen-3000平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)，從pas網(wǎng) 絡(luò)建模獲取控制模型、從scada獲

4、取實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行在 線(xiàn)分析和計(jì)算，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各變電所的有載調(diào)壓裝置和無(wú)功補(bǔ) 償設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、統(tǒng)一管理和在線(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無(wú)功 電壓優(yōu)化控制閉環(huán)運(yùn)行。桂林電網(wǎng)avc系統(tǒng)主要有三個(gè)模塊構(gòu)成（如圖1）：自動(dòng) 電壓調(diào)整程序（avc_main）、遙控程序（d0_ctls）和報(bào)警程 序（avc_alm）。avc_main通常只運(yùn)行在pas節(jié)點(diǎn)上，它從 scada獲得電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)分區(qū)調(diào)壓原則，對(duì)電 網(wǎng)電壓進(jìn)行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)電壓異常時(shí)提出相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。當(dāng) 系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，將調(diào)節(jié)措施交給scada的遙控程 序，執(zhí)行變壓器的升降和電容器的投切，遙控環(huán)節(jié)是電壓無(wú) 功自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電

5、壓無(wú)功自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行是 否成功將在很大程度上決定于電網(wǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化狀況。報(bào)警程 序負(fù)責(zé)顯示自動(dòng)調(diào)壓程序提出的調(diào)壓建議和遙控程序所做 的自動(dòng)調(diào)壓措施。3桂林電網(wǎng)avc控制策略根據(jù)無(wú)功平衡的局域性和分散性，avc對(duì)地區(qū)電網(wǎng)電壓 無(wú)功分層分區(qū)控制，使其自動(dòng)控制在空間上解耦。avc數(shù)據(jù) 庫(kù)模型定義了廠站、電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)（母線(xiàn)）、控制設(shè)備（電容 器、變壓器）等記錄?；?pen3000 體化scada/ems平 臺(tái)，avc從scada中獲取電網(wǎng)實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)，從網(wǎng)絡(luò)建模中 獲取設(shè)備參數(shù)及其物理關(guān)系，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時(shí)跟蹤方式 變化，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分區(qū)，以220kv樞紐變電站為中心，將整個(gè) 電網(wǎng)分成若干彼此間無(wú)功電壓

6、電氣耦合度很弱的區(qū)域電網(wǎng)， 然后在區(qū)域電網(wǎng)中，對(duì)各變電站進(jìn)行全局優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，綜 合區(qū)域級(jí)協(xié)調(diào)控制和變電站級(jí)九區(qū)圖原理控制的優(yōu)點(diǎn)。采用 如下控制策略：當(dāng)區(qū)域內(nèi)個(gè)別變電站電壓需要調(diào)節(jié)時(shí)，首先 調(diào)節(jié)該變電站電壓。如果區(qū)域內(nèi)變電站電壓都處于合格范圍 內(nèi)，根據(jù)區(qū)域電壓質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，當(dāng)該區(qū)域電壓普遍偏高 （低）時(shí)，考慮啟動(dòng)區(qū)域調(diào)節(jié)設(shè)備（一般為電容器）進(jìn)行區(qū) 域電壓調(diào)節(jié)。4安全策略a vc系統(tǒng)的安全策略采用的是事件觸發(fā)-閉鎖的機(jī)制。 avc系統(tǒng)以scada系統(tǒng)發(fā)來(lái)的相關(guān)信號(hào)或量測(cè)值作為判據(jù)， 當(dāng)相關(guān)信號(hào)或量測(cè)值與avc的閉鎖量相符時(shí)，暫時(shí)閉鎖avc。 設(shè)備閉鎖邏輯是設(shè)備動(dòng)作與否的前提條件，若設(shè)備閉鎖邏輯

7、成立，即使avc策略成立，設(shè)備也應(yīng)該被閉鎖。5桂林電網(wǎng)avc系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀桂林供電局采用南瑞科技0pen-3000自動(dòng)化系統(tǒng)的avc 功能模塊，對(duì)avc系統(tǒng)的建設(shè)采用了以下三種運(yùn)行狀態(tài)采取 循序漸進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)：1）開(kāi)環(huán)運(yùn)行。開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)，按照要求設(shè)定廠站控制、 母線(xiàn)控制、變壓器電容器控制、時(shí)段設(shè)置等參數(shù)。將廠站設(shè) 為開(kāi)環(huán)狀態(tài)，將被控廠站所有出現(xiàn)的告警和保護(hù)信號(hào)復(fù)歸， 將被控對(duì)象都置為投入狀態(tài)，avc對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行分析計(jì)算 給出調(diào)壓建議，不下發(fā)控制指令，提示監(jiān)控人員對(duì)其進(jìn)行人 工操作。2）閉環(huán)接口測(cè)試。廠站開(kāi)環(huán)運(yùn)行一段時(shí)間，調(diào)壓建議 符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，再考慮將該站接入閉環(huán)運(yùn)行，投入閉環(huán)運(yùn)行 之前需做閉環(huán)

8、接口測(cè)試。在數(shù)據(jù)庫(kù)avc遙控關(guān)系表增加被控 對(duì)象，核對(duì)主變和電容器開(kāi)關(guān)的遙控點(diǎn)號(hào)，將被控對(duì)象運(yùn)行 模式設(shè)置為測(cè)試態(tài)。設(shè)置電壓穩(wěn)定誤差，使母線(xiàn)電壓人為越 限，觀察系統(tǒng)發(fā)出的測(cè)試建議，在彈出的小窗口確認(rèn)遙控點(diǎn) 號(hào)和控制設(shè)備是否正確，遙控預(yù)置成功以后進(jìn)行人工確認(rèn)操 作。3）閉環(huán)運(yùn)行。閉環(huán)接口測(cè)試后將廠站電壓穩(wěn)定誤差置 為0,將自動(dòng)控制置為是，將avc遙控關(guān)系表中該廠站的記 錄運(yùn)行模式改為運(yùn)行態(tài)，由avc軟件給出控制策略，直接向 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的前置機(jī)發(fā)送控制指令，正式進(jìn)入閉環(huán)運(yùn) 行。經(jīng)過(guò)以上三種運(yùn)行狀態(tài)對(duì)單個(gè)變電站所有主變和電容 器進(jìn)行逐一測(cè)試調(diào)節(jié)到最后投入閉環(huán)運(yùn)行、從110 kv變電 站到220

9、kv變電站的發(fā)展過(guò)程。通過(guò)一年多的分析和測(cè)試, 目前已有31個(gè)無(wú)人值班變電站投入avc閉環(huán)運(yùn)行。6桂林avc系統(tǒng)建設(shè)中存在的問(wèn)題目前桂林電網(wǎng)存在個(gè)別比較老舊的變電站，有的10 kv 側(cè)刀閘位置沒(méi)有接入遙信，只能通過(guò)人工置數(shù)等處理手段完 成調(diào)試，avc閉環(huán)投運(yùn)后監(jiān)控人員要在變電站巡檢人員到站 內(nèi)巡視時(shí)與之確認(rèn)10 kv電容器兩側(cè)刀閘的遙信狀態(tài)，通 過(guò)人工置數(shù)刀閘位置來(lái)完成avc的正常運(yùn)行。有的變電站35 kv側(cè)接入了小水電，當(dāng)小水電上網(wǎng)時(shí)，倒送無(wú)功到大網(wǎng)，功 率因素大概在0.6到0.8之間，存在35 kv母線(xiàn)電壓偏高, 10 kv側(cè)投上所有電容器而母線(xiàn)電壓仍舊偏低的情況，此時(shí) 出現(xiàn)既不能調(diào)檔，也不能投切電容的情況，已建議將存在以 上情況的變電站主變中壓側(cè)檔位調(diào)低1檔。雖然avc通過(guò)設(shè)置關(guān)聯(lián)scada保護(hù)信號(hào)，可檢測(cè)到設(shè)備 的保護(hù)動(dòng)作并自動(dòng)閉鎖對(duì)該設(shè)備的控制，但有個(gè)別變電站保 護(hù)信號(hào)漏報(bào)嚴(yán)重，或是由于通道、裝置問(wèn)題保護(hù)信號(hào)發(fā)出后 主站端要十幾分鐘才能收到，此時(shí)avc啟動(dòng)閉鎖程序已經(jīng)失 去了意義，這些隱患給avc系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了潛在的危 險(xiǎn)。7結(jié)束語(yǔ)avc的投入運(yùn)行，桂林電網(wǎng)10kv母線(xiàn)電壓合格率達(dá)到了 99. 99%,提高了 220 kv主變下關(guān)口功率因數(shù)，主網(wǎng)調(diào)度監(jiān) 控人員調(diào)壓工作量下降為原來(lái)的25. 3%o avc系統(tǒng)在桂林電 網(wǎng)的成功應(yīng)用，為地區(qū)供電局電網(wǎng)調(diào)度由經(jīng)驗(yàn)