国网宁夏电力公司宁东供电公司 宁夏 灵武 750411
摘要：针对宁东电网电压稳定、无功优化问题突出，宁东供电公司开展了自动电压控制（AVC， Automatic Voltage Control）系统闭环控制应用工作，解决了人工调节电网无功、电压及时性和全局性的一系列问题。分析及应用结果表明：AVC系统闭环控制明显改善了电压电能质量差的问题，有效的提高电网经济效益。
关键词：无功；电压；自动控制
随着宁东电网风、光伏发电的装机容量不断增加，高耗能企业负荷的不断增长，满足地区无功潮流分层、分区和就地平衡，保障电压稳定水平，不仅仅是关系到供电质量，而且关系到电网系统安全经济运行。现阶段靠监控员投退无功设备来调节宁东电网无功电压已经不能满足现代电网发展的需求了，如何做到自动控制无功电压，改善电压质量以及提高工作效率，是实现宁东电网调度管理科学化，精细化面临的重要课题。
1 宁东电网AVC系统应用背景分析
宁东地区的负荷性质主要是煤化工、电解铝、煤矿及大量的风力、光伏发电，由于风电、光伏发电的可调度性低、随机性、间歇性等特点，大规模接入后造成电网电压较大波动，然而煤化工、电解铝、煤矿这些高危用户又要求电网持续提供稳定的电压，所以使得宁东电网电压调节起来相当困难，在引入AVC系统之前，宁东电网所辖各变电站的母线电压主要靠监控员遥控操作来调节，监控人员在发现母线电压越限时仅凭经验进行遥控操作，当投、退无功设备后仍然不能使母线电压合格，再遥调有载调压变压器的分接头档位。人工调节方式虽然在一定程度上能保证电网的电压水平，但是人工调节考虑不周全导致无功资源利用不合理、调控不及时导致电压越限、甚至会发生误操作等。
2 AVC系统的功能原理和控制策略
2.1宁东电网AVC系统的功能原理
宁东电网AVC系统基于电网调度自动化OPEN3000，与能量管理系统（EMS，Energy Management System）平台一体化设计，从电力系统应用软件(PAS，Power Application Software)网络建模获取控制模型、从数据采集与监视控制系统（SCADA，Supervisory Control And Data Acquisition））实时采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，根据网络拓扑实现自动分区；对电网内的无功补偿设备及风、光伏电站AVC子站进行集中监视、统一管理，对整个电网综合计算后协调优化控制大范围内分散的无功装置，实现全网无功电压优化控制闭环运行【1】；，接收省公司调度中心AVC主站下发的实时命令并自动控制。AVC总体控制模式采用无功电压三级协调控制模式。整体控制构架框图如图1所示。
图1AVC总体控制构架图
2.2宁东电网AVC系统的控制策略
AVC系统的电压和无功策略以母线电压为控制目标，首先检测区域内所有母线电压，并通过约束条件过滤不可调压的母线，当母线电压满足要求时，进入母线电压无功控制模块。宁东电网以330kV枢纽变电站为中心，将整个电网划分成四个区域，对每个区域电网电压值偏低时，采用区域电压控制，快速提升系统电压，即优先调整枢纽变电站的无功设备和主变档位；若发生越限时，采用电压校正控制，保证节点电压合格，确定一个调节策略，AVC系统则根据调节策略驱动控制，从而形成控制指令交给遥控接口执行，电网执行命令形成新的稳态潮流分布后，可消除越限；若区域电网电压合格时则考虑经济运行，采用区域无功控制，提出一个调节策略。无功设备调节采用序列投切，即每周期内只允许1次投切动作，这样保证控制指令作用于电网之后，电网有时间形成新的稳态分布潮流。在下一周期，AVC根据新的潮流状态及调控参数限值自动判断选择控制模式，从而逐步优化运行状态【2】。
3 AVC系统的应用情况与效果
宁东电网所辖38座无人值守变电站，已全部实现AVC系统闭环控制。该系统于2014年4月接入OPEN3000系统，生成AVC程序，导入模型，补充AVC所需参数。方式人员根据各站的负荷曲线，按照一个负荷升降段为一个时段分别划分出各站设备动作时段，并依据实际运行情况设置其每个时间段内的设备动作次数，使设备动作更加切合各站点的负荷特性，制定适合电网运行的AVC策略，自动化人员将该策略应用于AVC系统之后进人开环试验阶段，在开环试验阶段监控人员对AVC提出建议以及提示进行检验，配合整理缺陷，方式专业人员修改策略后，自动化专业人员及时进行维护，修改【3】。观察四个月后开展了闭环测试，随后进行了单一变电站的闭环运行，运行24小时后开展了区域闭环运行。区域运行一段时间后，策略稳定，效果良好，电网电压与无功控制改善效果显著。
3.1电压质量明显改善，省网关口功率因数提升
由于宁东电网负荷煤化工的特点，每日21时至次日7时，较大的负荷波动容易导致电压越限,AVC系统可在同一时间采集多个变电站电压、无功状态，在峰、谷时段同时投、切多个电容器【3】，弥补了人工操作过程中电压短时越限的不足，并且可以保证无功功率随时平衡，接受省调AVC系统的指令，有助于提高枢纽变的主变功率因数。AVC系统投运后，电网电压与无功控制效果明显改善，2015年1-12月，AVC系统应用后，母线电压合格率达到了99.875％，同比提高了0.08％；参与省调AVC闭环控制的四座枢纽变电站主变功率因数进行统计，平均合格率为97.67％，同比提高2.93％；
3.2提升工作效率，避免误操作，及时合理调控电压
据统计在夏季扬水期间，为保证母线电压合格率，每日21:00和8:00这两个时段时段需人工遥控的电容器共16台，涉及变电站达8座。每遥控投入1台电容器需两人操作，耗时约2-3min，总过程累计需要约0.5-1h。AVC系统投运后，不但减轻了监控人员的劳动强度，避免了误操作的发生，还能及时的调整电压，合理分布无功资源。
3.3线损指标得到改善
据计划发展部统计，自AVC系统投运以来，电网线损率显著下降。从2015年1月至12月间该供电公司网损率进行统计，平均网损率为1.97％，同比降低0．28％，降损节电效益显著；
4 结论
（1）宁东电网AVC系统上线以后，进一步优化了无功潮流，使无功资源的利用效率实现了最大化，明显提高了网内母线电压合格率，达到了对系统内无功设备的合理利用，减轻了监控员劳动强度【4】，有效地避免了误操作的发生。
（2）AVC系统闭环控制关系整个宁东电网的安全经济运行的问题，只有不断完善、提升硬件和软件的功能，AVC系统的控制作用才会更加彰显。
参考文献
[1]国电南瑞科技股份有限公司.地区电网自动电压控制（AVC）系统技术规范书，2009
[2]田立平，王雪，王春晓. 基于OPEN3000平台的AVC系统在鞍山电网中的应用[J]．201309—0034—03
[3]程浩忠，吴浩．电力系统无功与电压稳定性[M3]．北京：中国电力出版社，2004．
[4]王艳阳,董欣,吕昊，等．河北省南部电网AVC应用分析[J]．河北电力技术，2010．29(4)：45-48．
作者简介：徐娟，女，1982.7，本科学历，工程师，从事电网无功电压管理工作。
论文作者:徐娟
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：电压论文; 电网论文; 系统论文; 母线论文; 闭环论文; 东电论文; 变电站论文; 《电力技术》2016年第3期论文;