县级电网AVC系统的应用和技术特点

石 芳

(华北电力大学电气工程学院，北京 101512)

随着智能电网列入“十二五”规划，电压已经不仅仅是供电质量的衡量因素，更是关系到地区内工业安全生产的重要指标。大多情况下，县级电网无功电压存在较多的问题，县域内变电站之间缺乏协调，无功电压控制没有取得明显效果，因此建立AVC系统是当前县级电网的重点工作。AVC系统是指利用自动化主站对地区内相同等级输电网的各个无功补偿设备进行最佳的闭环控制，使县级电网达到约束电压下的无功潮流运行，电压质量达到最优［1］。实施县级电网AVC控制系统具有以下意义:

(1)其具有很强的自动调节功能，减少了电网工作人员的任务，在县级电网内实现了电压自动调节，改善了电压的质量，保证了大型工业的安全经济生产。

(2)其采用无功调节的模式，大大降低了网损，是改善输配电网经济性的重要措施。

(3)使县级电网运行更加稳定，无功调节足够迅速。

1 AVC系统概况

AVC系统一般采用二级或三级电压控制模式。二级模式以周期为基础，对整个县级电网进行潮流计算，以得到电压控制的指令，利用服务器直接将这些指令发送给变电所的控制设备，其控制方框图见图1;三级模式采用的是分级控制的原则，这种模式最先在法国提出并很快在欧洲国家得到了推广，江苏地区是我国首个采用三级模型的电网，其控制原理方框图见图2。

图1 二级模式控制方框图

图2 三级模式控制方框图

某县级电网目前仍采用典型阶段的电压调控，仅凭借工作人员的经验进行调控，不但工作任务重，而且明显降低了电压质量。为进一步提升该县级电网的供电质量，最大程度地降低网损，减轻调度人员的工作强度，改善电网无功潮流引发的有功损耗，研发县级电网AVC系统显得十分重要。本文介绍的县级电网AVC系统主要是指在安全电压的约束下，整个区域电网的无功最优化控制，从而改变了以电压为控制指标的传统模式。现有的AVC系统分为集中控制和分散控制两种模式。集中控制是指SCDA/EMS(电网调度系统)与各个无功补偿设备之间实现AVC;分散控制是指VQC(无功补偿设备控制器)中的计算模块与控制模块间实现AVC。

2 AVC系统的结构及功能

2.1 AVC系统的结构

某县级智能电网采用LD－6000－AVC型自动调控系统，其总体设计可分为核心层、数据层、执行层三个部分，系统结构组成见图3［2-3］。主站系统从系统前置机接受系统所需要的全部数据，包含所需变电站的数据、开关信息、无功补偿设备等。目前，县级AVC系统一般采用经济压差法，35kV以下的变电站AVC系统全部由县级电网调度中心控制，110kV变电站的调节指令由地区调度中心通过以太网传输到县级电网，县调度中心负责向变电站转发。主站系统一般采用100M的以太网，下边设置两台主服务器和两台通信服务器。主服务器负责对县域内110kV变电站的AVC系统进行优化计算，并通过网络将开关动作序列下发到对应县的子站。通信服务器负责保存并提供主服务器所需要的全部数据，并存储AVC系统的优化计算结果。主服务器、通信服务器各有两台，一台投运，一台备用，投运服务器故障时可在30min内切换到备用机，使系统的可靠性可达99.8%以上。

图3 LD 6000 AVC型自动调控系统结构图

县调度中心一般配置一台两层交换机，一台与地区调度中心通过光纤连接的路由器，一台硬件防火墙。该县AVC系统主要设备配置见下表1。

AVC系统主要设备配置表

2.2 AVC系统的功能

根据县级电网运行的实际情况，其AVC控制系统应该具备以下基本功能［4-5］:

(1)当区域内某条10kV电压母线出现超压情况时，AVC系统应能迅速对该级变压器级上级变压器的运行情况进行分析，判断对哪个变压器进行调节能达到调节速度最快、系统运行效果最好。

(2)当区域内各个变电站电压正常时，AVC系统应使无功功率分层趋于平衡，提高其功率因数。

(3)当区域内某条10kV电压母线出现超压过上限的情况时，应调节此变压器的分接头;低压低于下限时，应接入电容器并对电压母线的符负荷进行评估，保证无功补偿设备稳定运行。

(4)AVC系统具有统计该区域内无功设备运行情况的能力，为电网的数据统计提供支持，并可以自动生成电压、有功、功率因数等分布曲线。

3 结语

AVC系统能使县级电网达到约束电压下的无功潮流运行，最大程度地降低网损，减轻调度人员的工作强度。在安全电压的约束下，实现整个区域电网的无功最优化控制，从而改变了以电压为控制指标的传统模式。本文重点介绍了县级AVC系统的结构组成、硬件配置、系统功能等要点，从而得出了县级电网的AVC系统既要实现与上级AVC系统的协调、又要符合本地的实际情况的结论。为今后县级AVC系统的设计以及应用奠定了理论基础，希望对电网的安全稳定经济运行起到积极的作用。

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