姚昕

摘 要：電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行是電力系統(tǒng)調(diào)度和運營所追求的主要目標，其中，無功電壓方面的控制至關(guān)重要。為了保證系統(tǒng)電壓的運行水平，電網(wǎng)自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)必須運行良好，因為它是實現(xiàn)全局無功電壓優(yōu)化分布的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

關(guān)鍵詞：電壓自動控制；優(yōu)化控制；無功功率；系統(tǒng)電壓

中圖分類號：TM761+.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.075

電網(wǎng)運行的基本目標是安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，而電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標之一。電壓質(zhì)量對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行、降低線路損耗、保證工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低用電單耗等都有直接的影響，而網(wǎng)損也是重要的經(jīng)濟指標之一，對降低電網(wǎng)損耗有重大的經(jīng)濟意義。

1 無功優(yōu)化的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和目標

從理論上講，無功分布可以達到最優(yōu)，無功優(yōu)化算法的結(jié)果就是使電網(wǎng)無功潮流最優(yōu)。但是，在一個復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，這幾乎是不可能在線實現(xiàn)的。例如當運行條件變化時，要想維持系統(tǒng)無功潮流優(yōu)化，勢必就要依據(jù)電網(wǎng)無功功率和電壓分布的特點，要求系統(tǒng)各點各種無功功率調(diào)節(jié)手段和電壓調(diào)節(jié)手段要完善，利用高度發(fā)電的通訊網(wǎng)絡(luò)和自動化系統(tǒng)控制，盡可能做到分層分區(qū)優(yōu)化。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電壓無功優(yōu)化自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 控制目標

全網(wǎng)無功電壓閉環(huán)控制的目標是：①當省調(diào)AVC有指令下發(fā)時，確保跟蹤省網(wǎng)的無功指令，從而有效控制主網(wǎng)樞紐變電所電壓的穩(wěn)定性；②保持地區(qū)電網(wǎng)范圍內(nèi)所有變電所負荷側(cè)母線電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)；③有效地利用電壓無功調(diào)控手段，使所有變電所無功盡可能就地平衡，從而減少因遠距離輸送無功而引起的網(wǎng)損；④在全網(wǎng)無功電壓閉環(huán)控制的條件下，使各變電所的電容器最合理地投入，盡可能減少有載變壓器分接擋位的動作次數(shù)。

2 控制策略

實時電壓無功自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于控制策略和安全策略。控制策略可以確保電壓無功控制的有效性，安全策略則能夠保證電壓無功控制的可靠性。

由于電壓無功優(yōu)化控制數(shù)學模型具有一定的復(fù)雜性，采用優(yōu)化算法（OPF）直接求解目標函數(shù)費時又費力，而且優(yōu)化算法是基于基礎(chǔ)電網(wǎng)運行狀態(tài)存在的——狀態(tài)估計（SE）結(jié)果并

不總是可用的。因此，AVC控制策略可采用混合優(yōu)化算法。

對于安慶地區(qū)的電網(wǎng)，因為運行方式具有閉環(huán)結(jié)線、開環(huán)運行的特點，而分區(qū)方法是以220 kV或110 kV變電站為中心的，所以，其所供電的下屬變電站構(gòu)成了一個區(qū)域。其主要控制策略有以下2點。

2.1 區(qū)域調(diào)壓與廠站調(diào)壓協(xié)調(diào)配合

根據(jù)所采用的分區(qū)方法，220 kV或110 kV變電站為該區(qū)域的樞紐變電站，下屬變電站則為區(qū)域內(nèi)的變電站。當區(qū)域內(nèi)個別變電站的站電壓需要調(diào)節(jié)時，首先要調(diào)節(jié)該變電站的電壓。如果區(qū)域內(nèi)變電站的電壓都在合理范圍內(nèi)，則依據(jù)區(qū)域電壓質(zhì)量統(tǒng)計結(jié)果來調(diào)節(jié)。當該區(qū)域電壓普遍偏高（低）時，考慮啟動區(qū)域調(diào)節(jié)設(shè)備（一般為電容器）進行區(qū)域電壓調(diào)節(jié)。

2.2 變壓器和電容器分時段協(xié)調(diào)配合

當電壓偏低時，優(yōu)先投入電容器，并盡量使其投入運行，進而提高電容器的投入率。根據(jù)日負荷曲線變化規(guī)律，輔以人工經(jīng)驗修正，合理分配負荷時段和各時段的變壓器調(diào)節(jié)次數(shù)，確保動作次數(shù)在限制范圍之內(nèi)。如果某時段希望減少變壓器的調(diào)節(jié)次數(shù)，可以人工精細劃分該時段變壓器的調(diào)節(jié)次數(shù)，用電容器投切動作代替變壓器調(diào)擋來調(diào)壓。

3 安全策略

AVC直接遙控電壓無功調(diào)節(jié)設(shè)備，與一般調(diào)度自動化軟件相比，安全措施是非常重要的。當AVC處于閉環(huán)方式運行時，該閉環(huán)控制系統(tǒng)輸入輸出環(huán)節(jié)的安全性和可靠性將會受到誤差或“噪聲”的干擾。AVC結(jié)合一體化SCADA平臺提供的全面信息，考慮了足夠有效的安全措施，主要通過系統(tǒng)投運、數(shù)據(jù)處理、控制設(shè)備、異常事件處理和軟件設(shè)計等安全策略實現(xiàn)相關(guān)的調(diào)節(jié)。

4 結(jié)束語

安慶地區(qū)電網(wǎng)電壓無功自動控制（AVC）系統(tǒng)自2004-09正式投入運行，經(jīng)過10年多的運行，減少了有載調(diào)壓變壓器分接頭開關(guān)動作的次數(shù)，提高了設(shè)備的使用壽命，減輕了檢修的勞動強度，提高了地區(qū)受電功率因數(shù)，提高了無功補償設(shè)備的利用率，提高了電壓質(zhì)量，降低了監(jiān)控中心值班人員的勞動強度，避免了人為誤差，真正實現(xiàn)了全網(wǎng)無功電壓實時控制，完善并提高了無人值班變電所的自動化水平。相信隨著系統(tǒng)的不斷改進和完善，AVC系統(tǒng)一定能在現(xiàn)代智能電網(wǎng)中發(fā)揮巨大的作用，為相關(guān)行業(yè)帶來巨大的收益。

參考文獻

[1]李端超，陳實，吳迪，等.安徽電網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[G]//28屆中國電網(wǎng)調(diào)度運行會論文集.北京：國家電網(wǎng)公司，2003.

〔編輯：白潔〕