摘要：随着无人值守变电站的建设和数字化变电站技术的发展，无功电压调节在电网正常运行中越来越显得重要，供电企业运行管理中，其基本目标就是优质、安全和经济地向电力用户供应电能。本文通过对电力系统中已经引入的自动电压控制（AVC）系统进行分析。
关键词：AVC系统；电力企业；电压无功控制；应用
前言
电压是衡量电能质量的一项重要指标，但是在电力系统的运行中，用电负荷和系统运行方式是经常变化的，由此引起电压发生变化，导致电压偏移。电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统无功供给不足，会降低运行电压水平和增加网损；若系统无功供给过剩，则会提高系统运行电压，影响设备使用寿命和系统的安全稳定性，使系统输送容量降低。系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求
1 电力系统中AVC系统的工作原理
电网AVC系统基于OPEN-平台，AVC系统与调度中心主站EMS平台一体化设计，从PAS网络建模获取控制模型，从SCADA获取实时采集数据，据电网无功电压实时状态进行在线分析、计算，通过SCADA远程通道下达遥控命令，实现了全网的无功电压优化控制的闭环运行。AVC系统是按照电压的等级进行分层，按照管理区域进行分区，当然通过电网结构分层分区也是可以的。AVC系统数据库模型定义了厂站、控制设备、电压临测点等层次记录，通过网络建模建立记录之间的静态关联。AVC系统与EMS平台是一体化设计，采用增量模型更新技术，自动建立AVC临控点和控制设备模型并自动验证。
2 系统功能
（1）全网分级协调、分层分区控制，省地级AVC主站集中决策及协调控制。（2）具备在线闭环、开环运行两种控制方式及研究型无功电压分析功能。（3）主站软件通过基于改进遗传算法与二次线性规划算法的无功优化模块，结合动态分区电压校正的核心算法提出控制方案，使连续变量及离散变量协调控制。一般而言，AVC系统主要有两种形式：一种是集中控制型，即在电网调度自动化系统（SCADA/EMS）与现场调控装置间闭环控制实现AVC；另一种是分散控制型，即单独在现场电压无功控制装置（VQC）上的计算模块与调控模块间闭环控制实现AVC。我省采用集中控制型，即在省调设立主站，各变电站及电厂为子站，二者通过电力调度数据网或专用远动通道进行通信。
AVC系统主要有以下三项功能：
（1）优化全网电压。当电压越上限或越下限运行时，自动分析同电源、同电压等级的变电站和上级变电站的相关电压，根据不同情况投切变电站的电容器、电抗器，从而实现全网调节电压。
（2）优化无功电压。当电网内各级变电站电压处在合格范围时，通过控制本级电网内无功功率流向，从而达到无功功率分层就地平衡。
（3）优化网损。当压额和功率都合格时，可以进行设备电压、网损灵敏度分析，并进行排队选择控制的设备，从而达到优化网损的目的。
正因为AVC系统的上述三项功能，在其实际的运用中，其主要有以下三点意义：
（1）大大降低了以前调度工作的劳动强度，实现了自动电压调度，提高了电压质量。
（2）实现了无功经济调度，降低了网损，提高了电网的经济运行指标。
（3）提高了电网电压的运行水平，保证了足够的、快速的无功备用，并且较大提高了电网运行的稳定性。
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3 电网AVC系统主要存在的若干问题
在供电企业中电压和无功功率有着密切的关系，但是它们综合的整合比较复杂。实现电压无功能控制的目标首先是保持无功平衡和电网的稳定；其次，是保持供电电压在一定的规定范围内正常供给；还有一个功能是使得在电压符合要求的基础上降低电能的损耗。
3.1 采用区域电压控制模式时，常通过投切220 kV变电站电容器来调节该区域内其他10 kV母线电压，但这会使本站10 kV母线变化大，导致本站电压预判不准而越限。
3.2 电压预判不精确，导致电压校正控制模式与AVC区域无功优化控制模式相冲突，造成主变分接头或者电容器频繁出现循环动作，甚至使10kV母线电压越限。
3.3 根据逆调压原则，电网AVC系统全局参数设置中，10 kV电压在负荷高峰期为10.2～10.6 kV，负荷低谷期为10.1～10.5kV 。因此，在负荷高峰低谷边界点会出现过调现象，也就是说在同一时间内系统会发出大量指令，而指令需要排队下发执行，如果等待时间过长，则会导致遥控拒动。
3.4 AVC系统通过引入保护信号实现对设备的可靠闭锁，比如针对主变分接头“ 滑档”和电容器连续投切不成功等，增设了闭锁功能，但此功能容易造成部分正常设备误闭锁，从而影响到AVC系统正常运行。
4 改进措施
4.1 提高AVC系统的可靠性
VQC装置虽然在全网无功优化存在缺陷，但与AVC系统软闭锁相比较，VQC将I/O系统和计算分析集合于一体，闭锁信号可以通过相应装置的硬接点输入，所以VQC装置的闭锁具有较高的闭锁可靠性、时效性。
4.2 集合相关工具软件和控制通道
集合EMS系统于一体有利于克服AVC系统过度依赖SCADA系统数据，可以充分结合发挥潮流计算、PAS状态估计等在线分析工具的作用，利用PAS状态估计完善的基础数据，有利于促进数据精度的提高。基于控制通道方面问题的考虑，可以使用独立的专用的网络通道，规避SCADA系统的干扰作用，实现快速控制的功能。
4.3 改进控制设备
针对AVC系统高标准的设备要求，逐步采用先进的电网设备。对于电力变压器的有载分接开关采用真空开关技术，隔30万次操作才需要维护一次并且没有运行时间的限制。
5 电压无功控制的发展趋势
该系统到目前为止已经实现了对火电厂、水电厂、变电站、地调的闭环控制，所有AVC控制功能都有了实际运行经验，而且运行稳定，控制效果良好，并经受住了多次电网事故的考验。随着变电站自动化技术的发展，电力系统运行管理模式逐步成为调度中心加多个集控站、调度管理与设备监视控制分离的模式。集中式AVC系统已经不能解决调度权与多个集控权之间的组织、优先级、责任归属的矛盾，因此，能够满足调度中心对电网运行的决策、调度、管理和考核权，又能体现集控站的设备控制权和监控责任；既保持了AVC系统全网优化计算的优势，又适应了调度运行的管理模式的分布式AVC系统将逐渐成为地区级电网的电压无功控制主流。
总结
电网AVC系统能完成控制方案的在线生成、实时下发、自动控制，实现无功电压的整套分析、决策、控制和实时追踪，降低运行人员电压调控工作量，进一步优化电网无功潮流分布，集中解决电网当前和未来面临的电压问题，对电网无功电压优化控制，有效提升电压精益化管控水平起到积极的推动作用。
参考文献：
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[3]王永平. 自动电压控制技术（AVC）在电网中的应用研究[J]. 技术与市场。
论文作者:许化冰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：电压论文; 系统论文; 电网论文; 变电站论文; 闭环论文; 在线论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第30期论文;