地区电网中AVC的控制策略研究与分析

地区电网中AVC的控制策略研究与分析

陈少强

广东电网公司揭阳供电局

摘要：目前，地区电网中普遍应用AVC系统，它用PAS拓扑模型自动生成监控点，利用SCADA采集的数据实时数据，通过多种控制策略实现电压监测点的电压调节、功率因数和网损优化控制。

关键词：AVC；分层分区；控制策略

随着电网规模不断扩大，为确保地区电网的安全经济运行，以提高电网电压水平，保证电压稳定性为目的电压无功自动快速协调控制显得愈发重要。目前，电网自动电压控制（AutomaticVoltageControl，AVC）技术是一种能够实现全局多目标优化闭环控制，集安全、经济和优质于一体的控制技术，也在实际应用取得非常好的效果。由于地区电网直接面向电力用户，因此，地区电网AVC系统的正确应用对电能质量起到至关重要的作用。本文重点介绍地区电网AVC系统的控制策略。

一、AVC系统概述

1、AVC系统：AVC（AutomaticVoltageControl），是自动电压控制的简称，是发电厂和变电站通过电压无功调整装置集中的自动调整无功功率和潮流分布，使注入电网的无功值得到优化，从而使全网（含跨区电网联络线）的无功潮流和电压都达到最优运行条件，实现电网经济运行。

2、AVC系统工作原理：AVC软件应用通过采集SCADA上的实时数据，并应用PAS的建模，根据提前设置的控制策略，将设备动作指令传至SCADA系统，SCADA系统再将控制命令下发至各变电站，进行无功及电压调节。此过程循环进行，直至全网无功最优。实现了全网协调、闭环管理。

3、AVC系统结构体系：AVC系统控制分为三级，自底向上，由变电站->地区电网->网省电网。随着自动化通信技术发展，经历了一个单站、区域、全网的发展过程，也是一个简单到复杂的过程。

二、控制策略的分析

AVC控制原理是按分层分区的基础上构建不同的AVC控制策略，且各控制策略按响应周期在时间上解耦。遵循大电网、高电压水平下无功分层分区平衡优化原则，结合九区图控制原理，进行安全、简单、运行可靠的全网协调，实现全网优化控制。自动电压控制系统对全网无功电压状态进行集中监视和分析计算，从全局的角度对广域分散的电网无功装置进行协调优化控制，是保持系统电压稳定、提升电网电压品质和整个系统经济运行水平、提高无功电压管理水平的重要技术手段。

（一）分层分区

地区电网AVC从220千伏主变高压侧进行分层，以220千伏变电站为中心进行动态分区。因此AVC可以对地区电网进行分区控制。AVC系统中区域是动态概念，最小区域为一个厂站，最大区域为全网。无功仅在关口达到功率因数要求是远远不够的，AVC首先使小区域内无功就地补偿平衡，否则将范围扩大到相邻厂站，平衡区域尽可能小，以减少无功传输。

（二）控制策略

1、区域电压策略

区域电压策略通过调节区域枢纽站的无功设备，来改善区域普遍电压状况。在负荷高峰时，区域内母线电压普遍偏低或各母线电压有逐渐降低的趋势，枢纽站220千伏电压正常时，投人枢纽厂站无功设备，可使区域内大部分母线电压合格或得到优化。同理，在负荷低谷时，区域内母线电压普遍偏高或各母线电有逐渐升高的趋势，枢纽站220千伏电压正常时，退出枢纽厂站无功设备，可使电压合格或得到优化．实际工作中，我们尽可能投退无功设备来满足电压合格或得到优化，减少主变档位调节次数，避免两级主变调节振荡。

2、母线电压策略

当检测到某低压侧母线电压高时，同时检查本站无功情况，若本站无功过补，则优先考虑切电容，并预判退出电容后区域和本站关口的无功情况。若区域内220千伏母线电压正常且退出后不会导致区域和本站无功欠补，则选择越限母线下所挂一组电容予以退出，以达到同时校正电压越限与无功越限的目的，若预判退出电容后会导致区域无功不合格．则不退出电容器．考虑降档；若此时本站无功在合格范围内，则优先考虑降档以纠正电压，而不退出电容器，以保持电容器对本站无功的继续支持：若此时区域内220千伏母线电压偏低，则只能降档：若此时本站无功欠补，则只能降档。

当检测到某低压侧母线电压低时，同时检查本站无功情况，若本站无功过补，则优先升档以校正电压，而不投电容器，以避免本站无功越限情况加重；若此时本站无功在合格范围内，则优先考虑投电容器，并预判电容器投入后区域和本站的无功情况，若投入后不会导致区域和本站无功过补，则选择投入一组电容。在校正电压的同时提高区域和本站的功率因数，若预判不通过，则考虑升档；若此时区域内220千伏母线电压偏高，则只能升档；若此时本站无功欠补，则优先考虑投入电容器，并预判电容器投入后区域和本站的无功情况，若区域内220千伏母线电压正常且投入后不会导致区域和本站无功过补，则选择投入一组电容，以达到同时校正电压越限和无功欠补的状况。

3、区域无功策略

当区域内母线电压合格后，按无功分层分区就地平衡优化原则，检测区域内各厂站无功是否合理。针对区域无功可能出现的过补和欠补两种情况，AVC的无功控制相应地可分为无功退出、无功投入两个操作方向。当区域关口无功过补时。使无功倒流时，在本区域内对已投入的电容器进行排序，排序原则为按照各电容器退出后对校正区域关口无功越限的灵敏度从大到小排序。并依次预判电容器退出后对电容器所属厂站无功影响以及对电容器所属母线电压影响。若区域内220千伏母线电压正常，退出上述序列中某电容器后不会导致所属厂站无功欠补且不导致所属母线电压越限。则退出该电容器，消除无功倒流。当区域关口无功欠补时。流进无功偏大时．在本区域内对已退出的电容器进行排序，排序原则为按照各电容器投入后对校正区域关口无功越限的灵敏度由大到小排序，并依次预判电容器投入后对电容器所属厂站无功影响以及对电容器所属母线电压影响。若区域内220千伏母线电压正常，投入上述序列中某电容器后不会导致所属厂站无功过补且不导致所属母线电压越限，则投人该电容器，使无功尽可能小的区域内满足平衡，支路无功最小。电容器等无功出力时离线的，南于负荷变化及容量配置等原因．无功不能完全满足就地平衡，在满足关口无功约束时，区域内厂站之间无功可倒送。当投／退无功设备可能造成电压越限时。考虑组合控制动作．应投／退无功设备前，预先调整主变分接头，使控制后的电压合格，但减少了无功传输。

4、单站无功策略

当区域内母线电压合格，且区域关口无功合格时，进入单站无功策略，依次对本区域内各厂站无功进行判断，就地以最快、最有效地校正当地电压越限。单站无功控制是按照该厂站内变压器和电容器按九区图基本原理分时段协调配合控制。与区域无功情况类似。单站无功控制也可分为无功过补和无功欠补两种情况，所不同的是，单站无功控制时选择动作的电容器为本站内的电容器，其排序原则同上。电容器动作前．仍需预判该电容器动作后对区域关口、本站无功、区域关口母线电压的影响以及对电容所属母线电压的影响。

5、控制策略之间的协调

AVC根据电压无功空间分布选择控制策略。优先级是：区域电压策略>母线电压策略>区域无功策略>单站无功策略。电压越限时自动选取“区域电压策略／母线电压策略”，保证电压合格，全网电压合格后考虑经济运行，采用“区域无功策略>单站无功策略”。

三、控制策略的安全性设计

AVC对电压无功调节设备直接进行遥控。控制策略的安全性措施显得非常重要。

（一）系统投运安全策略

本着循序渐进的原则将地区电网中各厂站逐步分层分区接入，接入可以采取开环或闭环控制方式，初期采用开环方式运行，可以人工干预来优化或确认控制方案，待该厂站运行稳定、正确、可靠后再接人闭环运来优化或确认控制方案，待该厂站运行稳定、正确、可靠后再接人闭环运行。

（二）闭锁安全策略

考虑被控主变或电容器当前状态（如检修等）、异常、安全运行条件、动作次数和使用寿命等，系统能够自动处理并进行可靠闭锁。

（三）时间协调安全策略

在某一时刻，同时动作大量设备，会造成电网震荡或设备反复动作，故需要对各设备的动作时间以及控制指令进行时间解耦。

（四）空间解耦安全策略

按照拓扑关系将全网分成若干个相关性较小的区域．同一区域内按照拓扑关系分成中心关口以及分支厂站，分别进行计算并产生策略。通过将电网分区解耦，同时控制区域关口和厂站关口功率因数，使无功就地平衡，从而达到减小无功流动，降低网损的目的。AVC通过考虑当前电网运行状态对策略进行协调，保证电网安全稳定运行；一个控制周期一个区域只出一条控制命令，避免多个设备同时动作造成电网波动；及时响应保护信号动作，以保证设备安全：设置多个AVC告警信号，以保证人工控制优先和设备动作次数均匀。个AVC告警信号，以保证人工控制优先和设备动作次数均匀。

结束语

AVC系统利用SCADA系统中已有的数据采集模块，通过自己的控制策略对地区电网无功电压进行调节。从全局的角度对分散的电网无功装置及主变的分接头进行协调优化控制。分层分区优化平衡，减少无功传输，降低网损，具有较好的安全性、方便性和实用性。它能显著提高全网电压合格率，保持系统电压稳定、提升电网电压品质和整个系统经济运行水平、提高无功电压管理水平。当然，在复杂电网运行环境中，AVC还有一些不尽如人意的地方，如符合波动比较频繁的站点，电容和档位频繁调节，过早进入闭锁，无法做到全时段满意的调节。这就说明现在的控制策略还不完美，需要结合现场运行实际，进一步优化完善。