提高电压无功优化闭环控制系统可靠性

提高电压无功优化闭环控制系统可靠性

刘国玉

内蒙古电力（集团）有限责任公司鄂尔多斯供电公司棋盘井供电分公司

内蒙古鄂尔多斯市016064

摘要：随着无人值守改造的完成，对供电质量的要求越来越高，只有不断加强AVC的可靠性和高效应用，才能确保电网的经济运行。另外，AVC系统是无功电压控制核心、是实现无功分层分区平衡、提高供电电压质量、降低损耗的重要手段之一。

关键词：电压无功优化；闭环控制；解决方案

供电公司使用的地区电网电压无功优化闭环控制系统(AVC)，通过对调度自动化系统采集的实时数据进行在线分析计算，在保证电网和设备安全运行工况下，以各节点的合格电压和省地关口功率因数为约束条件，从全网角度进行在线电压无功优化控制，实现无功补偿设备的合理投入及无功分层就地平衡和稳定电压，优化主变分接开关调节及电容器投切，以提高电压合格率。随着系统的投入运行，发现许多变电站常因6kV或10kV母线电压遥测不刷新而出现厂站闭锁。这些厂站的频繁闭锁，对AVC的实际效用具有重要影响，所以需采取有效措施，减少因母线电压遥测无法刷新而导致的厂站闭锁，以提高AVC的可靠性。

一、AVC系统概述

AVC系统是以保证电网及设备安全运行为基础，从全网角度控制无功电压优化，使无功补偿设备能投入合理、稳定电压及进行无功分层，尽量减少主变分接开关具体调节次数，同时使电压合格率达到最高，尽量减小网损率，以此来有效提升电网调度所具有的自动化水平，同时增强电力系统运行所具有的安全性及稳定性，显著提升及改善电网电压质量，减少电网损耗，同时提升设备运行效率。想要对电网进行无功优化，所运用算法不仅要适合地区电网所具有特点，还应适合地区电网所使用的调度自动化系统具体情况。此外，应用的开发程序，不仅应具备优化控制效果，又能确保电压合格，并需考虑当量测质量不理想时系统是否可正常运行。所以，对于AVC系统，在实际开发中的思路为：数据来源和进行全网优化处理；设备总共动作次数及具体控制策略；负荷分段及动态优化；负荷预测及具体控制方式。

二、AVC系统的控制特点

1、适应电网运行方式变化：AVC控制系统除采集电压、功率外,还采集辅助开关量,自动进行电网运行方式判别,实施不同的无功电压优化运行方案。

2、集中控制与分区分层控制相结合：AVC控制系统涉及的是220kV及以下电网级,由地调、县调负责的无功电压自动控制。在本控制范围内,采用分区分层控制与介网控制相结合,先分区后分层再全网,全网保分区分层控制策略,达到无功分区分层就地平衡,稳定电压,主变分接开关动作次数最少,电压合格率最高。

3、集中控制与分布执行相结合：AVC控制系统根据电网运行状况,集中形成控制指令,然后发送至各控制点,各控制点并发执行指令,非轮流执行和等待,所以本控制系统能用于紧急控制。

4、无功平衡稳定电压与分接开关调节电压相结合：AVC控制系统时刻通过无功功率分层就地平衡来稳定电压,并维持电压在一定水平,当电压还达不到要求时,再辅以调节主变分接开关。所以本控制系统的投入能确保本地区无功补偿设备的最大投入,对整个电力系统的无功平衡和电压稳定起着基础性、根本性作用。

5、电网安全与无功电压控制相结合：AVC控制系统引入了设备的保护信号,实现对设备的可靠闭锁。在确保设备安全方面做了充分的考虑,并已作应急处理。例如电容器连续投切、主变分接开关“滑档'、PT断线、低电压等。

三、AVC系统基本功能

1、控制各级母线电压合格、合理。AVC系统不仅能把母线电压控制在合格范围内，提高各节点电压合格率：更能根据变电部负荷水平，控制电压在高峰负荷时偏上限运行，低谷负荷时偏下限运行，实现电压的逆调压运行。

2、优化无功潮流。当无功潮流流向不合理时，系统将会即时控制无功补偿设备作出调整，即投切相关的电容器或电抗器，并调节相关有载调压变压器分接头，使无功潮流处于合理范围内，达到降损节能目的。

3、监测电网运行状态。系统能自动监测电网中各变电部一二次信息，包括：变压器运行状态、低压侧母线电压、分接头档位、流经变压器有功与无功功率大小、电容器开关状态、进线开关状态、各母联状态、母线接地保护、电容器保护信息等。

4、事故告警与闭锁。在电网出现不正常状态，如保护信息、主变滑档、设备拒动、“四遥”时，系统会给出相关的文字、语音提示，并自动封锁对相关设备的控制权。

5、曲线图及统计报表。系统可查阅日有功负荷、日无功负荷、日功率因素和日电压变化的曲线图，并对所有动作信息自动生成各种报表。操作简单，打印方便，以供值班人员参考分析。

6、友好的操作界面。图形界面采用外放式结构，用户可自行编辑图形界面以适应电网主接线变化。对于系统的所有操作或提示，有真人语音提示。

7、省地间协调控制。系统能根据省网下达的功率因数及电压指标，自动发挥地网范围内各种调压及无功补偿设备的作用，满足省网对地网考核的要求。

四、厂站闭锁原因及解决方案

1、检查AVC的安全控制策略。在AVC数据处理机制中，若变电站6kV或10kV母线电压遥测在10min内未刷新，系统将变电站6kV或10kV母线电压遥测视为无效数据，并闭锁厂站30min，在厂站锁定期间，系统将不采取任何策略闭锁厂站。通过查询AVC告警信息，发现厂站闭锁的变电站主要集中在棋变、团变、猫变等变电站，其他厂站运行良好。因此，可排除厂站闭锁是由系统安全控制策略设置问题引起的。

2、检查AVC与调度自动化系统的接口。由于AVC基于调度自动化SCADA/EMS系统平台，通过接口程序传输SCADA/EMS采集的遥信和遥测量，以动态估算电网潮流，实时监测受控点电压及功率因数，并根据不同时段、不同运行模式、不同负荷水平等给出相应电压无功控制方案。

通过对缓慢刷新的母线电压遥测值的观察分析，发现其原因是母线电压遥测值从站端上传的遥测刷新较缓慢，排除了由于调度自动化SCADA/EMS系统与AVC之间的接口问题导致遥测刷新缓慢的可能性。为进一步确认母线电压刷新缓慢，要检查站内综合自动化设备运行情况。

3、检查变电站综合自动化设备参数配置。通过对综合自动化设备遥测上传参数的详细检查，锁定了母线电压遥测刷新缓慢是导致厂站闭锁主要原因。①电压突变值设定，即母线电压遥测变化多大才会上送，由于一些厂站母线电压相对稳定，若门槛值设置较高，易减慢母线电压刷新速度。②母线电压遥测精度不高，由于一些厂站母线电压相对稳定，若母线电压遥测精度不高，易发生母线电压刷新缓慢现象。

对于上述原因，闭锁厂站应统计分类。对于母线电压遥测精度较低的厂站，通过主动组织和协调，在变电站综合自动化设备上修改母线电压遥测精度。对于母线电压突变门槛值高的厂站，通过主动组织协调，修改变电站母线电压突变门槛值，以提高母线电压遥测刷新频率。

五、效果检查

通过积极组织协调，安排修改变电站电压遥测精度和电压突变门槛值，完成6kV和10kV母线电压遥测精度及母线电压突变门槛值的修改。在AVC中，由于母线电压不刷新而导致的厂站闭锁已在很大程度上得到缓解。团变、猫变等变电站基本未再发生因母线电压不刷新而导致的厂站闭锁，其它厂站闭锁频率高的厂站情况也得到了缓解。

综上所述，在我国社会经济不断发展条件下，我国电力事业得到了进一步发展，社会各个生产行业及人们日常用电需求越来越高，想要为人们及生产提供充足的高质量电能，满足人们用电需求，就必须在电力系统中应用现代化技术。电压无功优化闭环控制系统(AVC)是一项应用价值较高的技术，保证电网及设备的安全运行，还能降低工作人员劳动强度，使电力企业获得较好的经济效益。所以在电力系统中，实现这种闭环控制系统，能促进我国电力事业的进一步发展。

参考文献：

[1]莫冬媛.地区电网无功优化闭环控制系统的应用[J].科技与企业，2016(01):76.

[2]肖源.地区电网电压无功优化闭环控制系统[J].内蒙古电力技术，2016，26(11):33-36.