杭州电网AVC系统互联协调控制的实现

陆 炜， 杨 扬， 李绥荣

（1.杭州市电力局，杭州 310009；2.烟台东方电子技术中心，山东 烟台 264000）

杭州电网AVC系统互联协调控制的实现

陆 炜1， 杨 扬1， 李绥荣2

（1.杭州市电力局，杭州 310009；2.烟台东方电子技术中心，山东 烟台 264000）

简要介绍了杭州电网区域电压无功自动控制系统 （AVC）互联协调控制方式，通过建立实时协调模型和协调模型中关口变量控制，实现杭州电网的电压无功全网协调控制，在保留原有各区县调AVC系统电压无功调节功能基础上，通过增加杭州地调AVC系统，由地调AVC系统与原县调AVC之间建立互联协调控制，最终实现杭州电网基于全网无功优化的电压自动控制功能。

AVC系统；互联协调控制；E语言；CIS接口

0 引言

目前基于区域电压控制的AVC系统正处于理论研究完善和应用高速发展的阶段，而基于全网无功优化的电压控制AVC系统也处于了理论探讨和初步应用阶段。大部分地区电网电压无功优化控制采用的是集中式AVC系统：通过调度监控与数据采集系统（SCADA）采集各节点遥测、遥信等实时数据，以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化分析与控制，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标，实现电压无功优化运行闭环控制。

近年来，部分省级电网已经或者准备实现基于分层分区原则的AVC闭环控制系统的部分功能。随着区域电压控制AVC系统应用的日渐普及，基于全网无功优化的电压控制系统理论探索，各级电网中AVC系统的互联协调控制成为未来无功优化电压控制和管理的高级目标和发展方向。

根据目前杭州地区电网地调AVC系统和县调AVC系统的分布及应用情况，设计并实现了杭州地区电网内相关AVC系统的互联协调控制，由一个基于全网无功优化的地调自动电压控制AVC系统和多个基于区域无功优化的县调自动电压AVC系统组成地区全电网电压无功控制系统，完成对地区电网电压无功自动优化控制。该方案充分考虑了杭州电网的组织结构和AVC系统的应用现状，在确保全网无功优化、电压自动调节前提下，通过关口协调变量控制和直接遥控遥调指令两种指令方式混合使用来实现杭州地区电网的AVC互联功能。

1 杭州电网AVC系统应用现状

目前，杭州地区电网的电力SCADA系统分为杭州市地调SCADA系统和市区、桐庐、萧山、富阳、余杭和临安等6个县调SCADA系统。2003年，首先在杭州地调SCADA系统上投入了市区各站的AVC系统，随后依次在各县调SCADA系统上投入了基于区域无功优化的AVC系统。2009年，杭州电网AVC系统实现了与省级调度AVC系统的互联协调控制。杭州电网自动化系统及AVC系统投运情况见表1。

表1 杭州电网AVC系统投运情况

这些AVC系统完全是在各自区域内独立进行无功优化和自动电压调节，由于各AVC系统之间无内在联系，使电压无功调控无法同步和协调控制，也不可能实现杭州电网全网的无功优化和电压稳定控制目标。随着电力系统数据网的建设和完善，在杭州地调和各县调之间已实现数据网络连接，为地调和各县调AVC系统互联具备了条件。

2 基于全网无功优化的AVC系统

2.1 基于全网无功优化AVC系统的组成结构

按照电网自动化系统的分层及分割原则，根据杭州地区现行的电力调度组织结构和SCADA系统结构，由一个运行在地调SCADA系统上的自动电压控制系统和多个运行在县调度SCADA系统上的自动电压控制系统，协调完成整个电网的电压无功控制。

地调AVC系统与地调SCADA系统采用一体化设计，基于全网无功优化自动电压控制算法完成对全网的电压无功调控策略计算。地调AVC系统拥有本地区电网全模型数据，利用地调SCADA系统的电网模型和实时信息进行动态分区和灵敏度计算，并通过接口从地调SCADA系统获取实时数据，对全网电压无功进行综合优化计算与分析，得到电网电压无功调节策略。将协调控制模型中关口控制变量实时控制策略，通过国调标准E语言文本下发到关口所在的县调AVC系统中。在杭州地调和市区调度之间，则通过CIS接口将控制策略下达。

县调AVC系统拥有所在区域电网模型数据，实时接受地调AVC的全网协调控制策略，从县调SCADA系统中获取实时数据，最终完成对所在区域的无功优化和自动电压控制，地调和县调AVC系统联结关系见图1。

图1 杭州电网AVC系统互联示意图

2.2 AVC系统互联实时协调控制模型文本传送

地调AVC系统和各县调AVC系统之间实现实时协调控制，可采用模型自描述的E语言文本文件来进行模型及数据的实时交互，并利用调度数据网实时传送文件。

地调下发的E语言文本文件内容数据由模型自描述和实时协调指令两部分组成，模型自描述部分包括AVC系统、厂站模型、协调模型中关口母线和变压器；而实时协调指令部分则主要为地调下发各关口实时协调电压无功控制指令。县调AVC系统上传E语言文本文件中内容除了互联协调模型自描述外，还包括自身AVC实时状态，各关口无功补偿实时能力及电压协调控制请求等。

2.3 AVC系统互联算法及决策流程

杭州地调AVC系统是实现杭州电网无功优化电压自动控制系统的核心部分，其模型与原有SCADA系统中的应用软件模块紧密结合。AVC系统优化控制算法充分利用SCADA系统中高级应用软件相关模块，包括实时网络拓扑、实时状态估计和实时潮流等模块的计算结果，进行AVC动态分区和AVC实时网络灵敏度分析。同时，根据收到的省级调度和地区网内县调AVC系统实时协调控制模型，完成基于杭州全网无功优化的自动电压控制策略和协调指令。

不考虑互联协调限制条件时，地调AVC优化控制计算模型可用下式表示：

式中：i为母线节点个数；PLoss为系统有功网损；λ1为罚因子；ViLim根据Vi实时取值；

考虑省地县互联协调限制条件后，优化控制模型加入省地关口约束条件和县区联络节点调节能力约束条件，得到地调在省地县互联时的优化控制模型：

式中：λ2，λ3为罚因子；j为省地互联模型中关口节点个数；k为地县区实时协调模型中定义的关口节点个数；QjLim，QkLim的取值与ViLim相同。

杭州地调AVC系统的优化控制目标，就是求取式（2）中F的最小值所对应的包括县调无功调节设备在内的电压无功设备优化控制方案。系统采用遗传算法进行全网无功优化计算，同时求取地调电网和县调电网之间联络线节点的无功潮流值，即AVC系统的功率因数控制目标值，将此值下达给对应县调电网AVC系统。优化控制结果同时依次满足本区域母线电压合格，网损最小和省地关口控制目标及下级电压实时请求。

2.4 地调AVC系统与市区调度AVC系统协调控制

地调AVC系统和市区调度AVC系统之间采用了参数统一的维护平台，实现了设备模型的相互转化，可确保地调自动化系统（DF8002）和市区SCADA系统（DF8003）的设备参数具有严格一一对应关系。因此，对于市区调度的互联实时协调控制采用了直接遥调遥控指令下达的方式，由地调AVC系统统一计算，将实时设备控制指令通过CIS接口下达到市区调度AVC系统，由市区调度AVC系统执行后，将控制指令的执行结果再通过CIS接口上传给地调AVC系统。采用一对一C/S结构来实现地调AVC系统和市区调度AVC系统之间的协调控制互联。

CIS服务器和CIS客户端分别安装于地调AVC系统和市区调度AVC系统，提供2种数据访问方式，用电网模型数据访问的通用数据访问接口（GDA）、变化数据访问使用的高速数据访问接口（HSDA）实现2个AVC系统之间的实时通信。根据地调AVC的运行状态和控制设备闭锁状态信息，生成的实时调节指令和设备手工闭锁操作信息，通过HSDA接口提供给市区调度AVC系统。市区调度AVC的运行、调节状态，各设备的闭锁状态信息包括手工闭锁操作及策略执行状态也通过HSDA提供给地调AVC系统，而地调的动态分区结果，实时灵敏度结果等电网模型慢变化数据则通过GDA提供给市区调度AVC系统访问。

3 省地县互联的地调AVC系统的实现

3.1 省地县AVC系统的互联

地调AVC系统处于省地县互联的中间层，通过省地关口实时数据交互实现省地互联，通过地县实时协调控制模型交互实现本地区内AVC系统的协调控制：收集并上传所辖省地关口无功调节能力至省调AVC系统；计算并得到实时控制指令下达给市区AVC系统；得到并下达地县区关口实时协调指令实现与县调AVC系统的协调控制；最终实现本地区母线电压合格、网损最小、省调AVC关口无功指标合格和减少本地区设备调节次数的目标，互联框图见图2。

图2 省地县AVC系统互联

其中县区调上行数据主要包括相关地县关口的无功调节能力及运行状态等，调节指令则主要包括关口无功目标及电压合格范围等。

3.2 地区电网AVC系统的决策流程

地调AVC系统在实时接收省调AVC给出的省地关口电压控制目标及收集到各县调AVC系统上传的实时协调模型和数据后，周期性进行基于式（2）的全网优化控制计算，返回的实时协调模型及实时协调控制指令以E语言文本文件模式或CIS接口模式传送给相关县调AVC系统，整个系统决策流程见图3。

图3 地调电网AVC系统决策流程

4 AVC协调控制应注意的问题

AVC协调控制是AVC系统发展到一定阶段的产物，对地调SCADA系统和AVC系统都提出了更高的要求，在准备和实现过程应该注意以下问题∶

（1）地调与县调的SCADA系统必须稳定可靠，地调AVC和县调AVC都是基于SCADA系统数据平台的应用系统，平台是基础，基础必须要可靠。

（2）地调和县调SCADA系统采集的相关数据必须要准确同步，否则会影响协调策略效果。

（3）由于互联时模型匹配是通过设备命名来实现的，地调与县调中SCADA系统中设备的命名需要事先规范，命名不规范的需要对SCADA的命名进行修改。由于杭州地区和整个浙江省电力设备的命名做得比较好，所以实施时模型匹配非常顺利，对SCADA系统的影响也较少。

（4）AVC协调控制工程是跨单位跨部门的综合性工程，AVC协调直接影响电压无功的实时控制，需要各单位部门在各阶段的高度重视和积极配合。

目前，杭州地调AVC系统已经实现了与省调、市区调度AVC系统、萧山县调AVC系统的互联，与其他县调AVC系统互联工程正在进行中。从已经互联的情况来看，能实现互联区域整体的无功调控，能更好地响应省调对杭州地调的无功电压分配，并利用区域内所有可调设备来进行调控，使调节结果更优。

5 结语

基于全网无功优化的自动电压控制系统和县调自动电压控制系统互联,不仅符合杭州地区电网现行的电力调度组织结构和SCADA系统结构，而且解决了原县调AVC系统各自独立计算和控制带来的不利影响。大大提高了杭州电网的稳定性和可靠性，同时也满足了省地AVC系统的要求，实现了省地县AVC系统协调控制。

[1]陈浩，吴宇.分层控制系统在电网调度方面的应用[J].广东电力，2004，17（6）∶22-24.

[2]卢强，孙元章.电力系统非线性控制[M].北京：科学出版社，1993.

[3]何仰赞，温增银，汪馥瑛，等.电力系统分析修订版（上、下）[M].武汉∶华中理工大学出版社，1995.

（本文编辑：杨 勇）

Realization of Interconnection Coordination Control for Hangzhou Power Grid AVC system

LU Wei1，YANG Yang1，LI Sui-rong2
（1.Hangzhou Electric Power Bureau，Hangzhou 310009，China；2.Yantai Dongfang Electronics Information Industry Co.，Ltd，Yantai Shandong 264000，China）

This paper introduces the interconnection coordination control method of the regional Automatic Voltage Control（AVC）system for Hangzhou power grid.Itrealizes the coordination control of voltage and reactive power of Hangzhou power grid by establishing real-time coordination model and controlling gateway variables in the model.It applies regional power dispatch AVC system in Hangzhou and establishes the interconnection coordination controlbetween the regionaland counties′AVC systems apartfrom retaining the originalfunctions of voltage and reactive power adjustment of power dispatch AVC systems in all the regions and counties in order to realize automatic voltage control of Hangzhou power grid based on entire grid reactive power optimization.

AVC system；interconnection coordination；E Language；CIS interface

TM714.3∶TM732

B

1007-1881（2010）09-0004-04

2010-04-26

陆 炜（1978－），男，浙江湖州人，工程师，华北电力大学在职研究生，研究方向为电力系统电压无功优化控制。