亳州电网AVC系统运行现状分析及改进措施

程道莲

(国网亳州供电公司,安徽亳州 236800)

亳州电网AVC系统运行现状分析及改进措施

程道莲

(国网亳州供电公司,安徽亳州 236800)

本文介绍了亳州电网电压无功综合自动控制系统运行状况,对其进行了分析,提出改进措施,为亳州电网AVC提供了借鉴。

电压 无功 优化 改进措施

电网电压无功综合优化自动控制系统，即AVC系统，其主要作用是利用实用的优化判断方法，实时协调和控制地区电网内所有变电所电容器投切和有载变压器分接开关档位调节，以达到全网网损率最小、各节点电压合格率最高、所有主变分接头动作次数最少、所有电厂无功出力及所有电容器投切最合理的目的。

1 亳州电网AVC系统现状

亳州供电公司变电站电压无功控制系统采用优化控制模式，该模式下直接选取SCADA获取的实时数据进行控制。此时不再进行单纯的全网潮流计算，而是建立符合全网网损尽量小， 电压合格的优化及控制判断规则来进行控制。

1.1 与省网AVC协调控制的关口多目标控制模式

本系统可以接受省调AVC下发的电压、无功、功率因数目标值，首次完整实现省地调多目标联合控制，其控制原理如下：

关口电压偏高时，先对该关口对应区域内的母线按功率因数由高到低逐个切除电容器，不成功时最后调节220厂站的变压器档位降低关口电压。关口电压偏低时，先对该关口对应区域内的母线按功率因数由低到高逐个投入电容器，不成功时最后调节220厂站的变压器档位提高关口电压。

关口功率因数偏低或吸收无功过多时，对该关口对应区域内的母线按功率因数由低到高投入电容器。

上述两种情况下在灵敏度结果可用的情况下(状态估计结果、调度员潮流计算结果实用化)会按照各设备对关口电压或无功改变的灵敏度大小选取最适合的控制手段。

1.2 区域控制模式

当某一母线供电区域内10kV母线或35kV母线的电压普遍偏低时调节220kV/110kV等级的变压器或无功补偿器，来改善整个区域的电压水平。

区域电压低时，如电源点220kV母线电压高，优先升220kV母线侧变压器档位，后投入220kV厂站电容器。如电源点220kV母线电压正常，优先投入220kV厂站电容器，后升220kV母线侧变压器档位。如电源点220kV母线电压低，仅投入电容器。

系统可以根据关联遥测值判断遥信的合理性，进行遥信辨识，从而使网络拓扑时能够真正进行电网结构分析，这样划分的电网区域才是正确可靠的，从而在真正意义上实现区域控制功能。

图1 9/17区图

1.3 逆调压模式

系统通过不同负荷水平时段采用不同电压、无功的控制限值，以实现在电压合格范围内， 高峰负荷时电压偏上限运行， 低谷负荷时电压偏下限运行。

逆调压仅与负荷水平有关，可以与关口控制模式、区域控制模式、厂站控制模式共存。

1.4 9/17区图控制模式

系统是同时面向地调、集控站、变电站的，因此也提供了基于9/17区图控制的功能，当地调使用该控制模式时地调AVC软件就相当于一个集中式的VQC软件了。

软件对于每一母线定义了如图1所示的9/17区图。这幅画面是显示母线运行的相关信息，在图形的上方正方形框图中显示母线的17分区，在运行中区域会随实际情况改变而改变。图中表示 U+母线电压上限， U-表示母线电压下限， Q+表示母线吸收无功上限， U-表示母线吸收无功下限， ΔUU表示升降挡对电压的影响， ΔUQ表示投电容电抗器对电压的影响， ΔQU表示升降挡对无功的影响， ΔQQ表示投电容电抗器对无功的影响。将上述四值设为0时原17区图就退化为9区图了。

目前，亳州供电公司所辖变电站共27座，其中220kV变电站8座，110 kV变电站19座，全部接入地调AVC系统。其中月均45台有载变压器分接开关档位调节次数在1000次以上，77组电容器投切次数在800次以上。亳州地区的月无功调节合格率为96.5%。

2 问题提出

由上述亳州地区无功电压控制模式可知，在省调下发无功电压控制值之后，经过一个系统计算周期(亳州AVC系统为3分钟)后，系统才会进行有载调压分接开关及电容器进行控制调节，这样就会有一个控制周期内的电压和无功功率的指标在不合格的范围内，而影响亳州地区的无功调节合格率。

3 解决方法

3.1 研究思路

如果根据主变、母线的负荷预测结果，对220kV区域进行动态规划求解，得出优化的设备动作时间序列。这样就会更进一步的提高亳州地区的无功调节合格率。从而更合理的调节电网电压和无功功率达到电压合格网损最小的目的。

3.2 引入网格计算

对每个220kV区域进行解耦处理，形成多个独立的计算任务，将计算任务分配到网格中各个计算节点进行分析计算，得出优化的设备动作时间序列。

主变调挡、电容器投切均有每天允许的动作次数，由于主变的造价、寿命、变压器油的老化、电容器的造价、寿命，还有设备故障风险等因素，调节一次挡位、投切一次电容器的成本是不同的。由于理论优化算法严重依赖状态估计、调度员潮流、灵敏度计算的精度，且严格优化全天网损最优将依赖母线有功、无功负荷预报的准确性，因此求解严格理论意义上的全天网损最小、最优动作顺序是无实际指导意义的。电压无功控制的目的是在保证电压合格的前提下尽量经济运行，我们的思路就是结合负荷预报的结果，在保证电压合格前提下，考虑设备调节的投入、产出效益，求解设备介入的最佳时间。当出现实际负荷与预报值相差较大、电网方式较大变化、设备非预计退出等情况时，将触发动态电压无功优化重新计算。

4 结语

目前，亳州地区按220kV变压器为电源点的辐射型网架结构向用户供电，这已天然形成了电压无功的空间解耦区域，因此，可以利用网格计算，对各区域并行求解上述优化控制问题，并行计算的结果可以在子系统计算完毕后由服务主系统再进行最终的校验下发，子系统的并行计算任务分配及相互协调由服务主系统完成，最终完成AVC的电压无功控制优化目的。

[1]陆安定.《发电厂变电所及电力系统的无功功率》.中国电力出版社,2003.

[2]唐寅生,李碧君.《自动电压控制(AVC)是保证电力系统稳定运行的基本措施》.湖南电力调度通信中心.

[3]于尔铿,周京阳.《能量管理系统》.北京科学出版社,1998.