提高AVC系统对现场电压无功控制能力的研究

程正敏　刘子嘉　国网上海市电力公司市南供电公司



提高AVC系统对现场电压无功控制能力的研究

程正敏刘子嘉国网上海市电力公司市南供电公司

摘要：调度端自动电压控制AVC作为调节系统内电压和无功的主要手段，在实际运行中存在许多问题，其中包括电容器的不正确投切、闭锁，以及无功倒送等。通过对现场电压无功控制的应用情况进行分析，给出了一系列解决方案，包括合理化参数配置、强化现场设备控制、优化程序内部设置等，提高了AVC系统对现场电压无功的控制水平。

1　引言

在智能电网的发展趋势下，提升电网快速判断、准确决策、自动控制的能力是现在的研究重点。自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）是其中重要的一环。区域AVC系统利用电网拓扑关系，通过SCADA系统，对系统中各变电站进行分层、分区的电压、无功的自动优化控制，通过对电容器、电抗器、主变调压装置及其他无功调节装置的控制，降低了网损、提高了电压及电网关口功率因素合格率，保证了电网安全稳定运行。优化AVC的电压无功控制能力对提高电网运行效率有着重要的意义。现在各网省公司及相关科研机构都针对AVC进行了各类研究。以江苏电网为实践地[1]，提出了基于分级电压控制的AVC系统，利用二次规划求解方法指导二级电压控制、以最优化潮流计算指导三级电压控制，提高了控制系统的可靠性。提出的区域电网AVC模式通过对高电压等级电网的闭环控制和下级电网的协调约束[2]，实现了在线静态预警和AVC的协调功能，并在华北电网取得了规模性运用。提出了电网AGC和AVC的协调控制方法，同时满足两者各自的控制周期需求[3]。提出了结合静态同步补偿器的AVC调节策略[4]，讨论并实现了不同等级电压控制模式中的逻辑判断标准和响应策略。也有诸多电力公司根据其区域性特征对各自管辖地区内AVC系统进行了研究与优化[5-7]。AVC系统的投运已有较长时间，但普遍反映其对现场电容器、电抗器等无功平衡的实际控制能力，低于原综合自动化站的电压无功自动投切装置的控制能力。本文通过对AVC系统的实际应用、分析和探索，逐步解决控制能力问题，提高AVC系统对现场电压无功控制能力。

2　AVC系统常见问题

图1　AVC系统常见问题

AVC系统投入运行后，普遍反映其对现场电容器、电抗器等无功平衡的实际控制能力，低于原综合自动化站的电压无功自动投切装置（Voltage Quality Control，VQC）的控制能力。根据AVC系统投运的实际情况。

AVC系统运行时的常见问题有5种，见图1：（1）负荷高峰时，系统缺无功，电容器不参与投入补偿；（2）负荷低谷时，系统无功过剩倒送，电容器不切除；（3）电容器反复投切后闭锁；（4）电压低不通过主变有载调压调节，采用投电容器，造成无功倒送；（5）其他程序问题。

3　AVC系统主要问题的解决方案

针对我公司在AVC在全覆盖投入运行中发现的上述现象，经逐项技术分析，对各类问题进行归纳，制订的解决措施如下。

3.1主站参数设置问题和措施

（1）主站运行参数设置

功率因素的合理性：功率因数设置采用0.95～0.99，一般负荷不论是否高峰，有无功均能同时升降，无功负荷基本在有功负荷的1/3内，功率因数能够达到0.95以上，会造成电容器不投切；功率因数下限设置过高如0.97以上，会造成部分站电容器补充容量较大的投入后发生无功倒送情况；另外当无功倒送时基本也会符合功率因数要求（在1、4象限，功率因数均大于0），虽有无功倒送切除功能，但实际运用中发现部分站由于各种原因并未执行该功能，因此建议可不采用功率因素控制。

自动模式下的切换门槛值的设置：当小于设置有功值时，会采用电容器容量折算系数控制，高于设置有功值时采用功率因数控制，因此如参数设置小会造成低负荷时无法采用无功量控制，另外各站主变容量不统一，一般无法使用，如要使用应将有功门槛值设置最大，确保各站均能适用。

采样次数的合理性：系统中采样次数设置最高只能3次，超过会出错，时间设置为10 s的整数倍；

（2）其他参数设置

主变无功极性是否正确，极性错误会造成高峰时不投电容器，电容器投入后低谷时不切除问题；

电容器容量是否不准确，包括分组值是否正确，设置错误会造成内部计算错误，投切不正常。

分组电容器是否分组控制，如为控制总开关的会造成内部计算错误，反复投切闭锁。

运行中设备在SCADA系统中的状态是否正确，将影响系统拓扑分析（包括开关、闸刀、手车、节点位置）。

另外AVC系统取用主变无功参数是否和现场对应，AVC系统中遥测、遥控点位是否和PAS中设置一致，不对应也均会造成设备不受系统控制。

因AVC系统的控制是通过拓扑分析参数计算进行的，上述设置问题应特别注意，任何差错都会造成控制不正常。

单独无功设置时主变无功设置原最小为0，即无功倒送不能设置为负值，如-0.1（即无功负荷为0.1 MVAR），否则系统会造成控制出错。

3.2现场设备问题

有载调压的调压功能是否接入遥调，现场设备遥控是否正确投入，开关、手车等设备副接点是否正确，这些会影响系统拓扑分析和实际控制的实现。

现场主变的有载调压继电器、电容器的钟控、VQC控制等是否实际已退出，会造成系统出错（非AVC控制），我们在应用中也遇到现场VQC控制退出，但后台实际未退出情况（部分综自站VQC有自守功能，VQC停用后会自启动），造成AVC切除电容器后，电容器又自动合闸，而AVC认为遥控失败，反复发出控制指令问题。

有载调压电源小开关跳闸，开关机构问题或其他设备问题（如返回超时）等均会造成AVC指令拒动。

主变无功变送器、变压器档位变送器等问题也会造成控制失灵。

部分主变无功变送器显示数据为绝对值无方向，造成设置无功倒送切电容器的无法控制。

3.3其他问题

程序问题是AVC控制中的最主要问题，其正确性直接关系到AVC控制的有效性。

部分设计思路、参数设置等问题在前面已经提起，也不再重复，将在下面功能改进建议中提出，需要厂方逐步改进。

单独无功设置时主变无功最小值设置，经建议厂方已改进，目前已经能够将无功倒送设置为负值。

4 AVC系统可改进的功能

AVC系统对电网电压无功的控制因以控制电压合格率为主，兼顾控制无功潮流，确保在电网设备正常运行时的电压、无功最优化运行。对于110千伏以下电网的运行，由于主变均已装有有载调压，电压合格率应该由主变有载调压来确保，只有当主变有载调压存在缺陷或退出时，再采取电容器等设备进行补救措施。电容器的无功补充，因以最大可能降低线损为目标。当运行中发现设备存在拒控情况应该作为危急或重要缺陷报警，提示监控人员及时处理。根据这些原则，AVC系统的程序改进措施主要建议如下。

（1）对于主变有有载调压装置的，当电压越限时，系统通过计算投切电容器等无功装置进行无功调节，如会造成无功越限的，一般不应投切无功装置，应优先考虑利用变压器有载装置进行调压，即电压越限优先考虑利用主变有载调压进行调压，无功装置的调压作为应急补充。

（2）目前分组电容器的容量采样和补偿，内部计算程序为取大的电容器容量为基准对象；建议改为取小的电容器容量为基准对象，便于分组电容器能够及时投入补偿。

（3）电容器控制应能根据不同运行方式设置，需要考虑电容器运行是分组开关控制还是总开关控制，如电容器分组运行，但是总开关控制时，应根据拓扑的不同运行方式（单投甲组、乙组或全投 ），能自动调整计算容量。

（4）当需要分组电容器进行无功补偿投切时，顺序是：需要补偿时先投容量小的电容器，还需要补偿时再投容量大的电容器，当过补偿时先切容量小的电容器，还过补偿时再切容量大的电容器。

（5）对于需要非正常投切电容器、调节电压等需要系统能够特殊报警，如拒绝调压、切除电容器指令执行，便与值班调度及时处理。

（6）系统运行参数设置要灵活，如调压时间和无功调节的动作控制时间能够分别设置。

（7）220 kV系统合环的35 kV主变无功，应每台主变分别考虑补偿情况；当全局自动模式下的切换门槛值思维应需要反之，如高于门槛值为根据补偿需要投入电容器。

另外在电容器实际运行容量和设置容量要能够自动对比，使输入人员能够自查，及时发现问题（超合理偏差）。

参考文献

[1] 郭庆来, 孙宏斌, 张伯明. 江苏电网AVC主站系统的研究和实现[J]. 电力系统自动化, 2004, (22)期:83-87.

[2] 郭庆来, 王蓓, 宁文元,等. 华北电网自动电压控制与静态电压稳定预警系统应用[J]. 电力系统自动化, 2008, (32):95-98.

[3] 于汀, 蒲天骄, 刘广一,等. 电网AGC与AVC协调控制方法[J]. 电力系统保护与控制, 2015.

[4] 徐 箭, 袁志昌, 汪龙龙,等. 参与AVC调节的STATCOM电压控制策略设计与仿真[J]. 电力自动化设备, 2015, (10).

[5] 李钦, 温柏坚. 广东电网电厂AVC子站建设研究[J]. 电力系统保护与控制, 2008, (36):38-42.

[6] 陆炜, 杨扬, 李绥荣. 杭州电网AVC系统互联协调控制的实现[J]. 浙江电力, 2010, (9):4-7.

[7] 李端超, 陈实, 吴迪,等. 安徽电网自动电压控制（AVC）系统设计及实现[J]. 电力系统自动化, 2004, (8):20-22.

节能技术与产品

Study on Improving Automatic Voltage Control System for Field Voltage Reactive Power Control Capacity

Cheng Zhengmin, Liu Zijia
State Grid Shanghai Electric Power Company Southern Power Supply Company

Abstract:Dispatching side automatic voltage control AVC is considered as main measure to adjust field voltage and reactive power in control system, but it exists many problems during practicing, including incorrect capacitor switching, locked-in state, reactive over-compensation etc. Through analyzing field voltage reactive power control application, it puts forward series solutions, including reasonable parameter configuration, strengthening field equipment control and program setup optimization to improve AVC system to achieve field voltage reactive power control.

Key words:AVC, VQC, Dispatching Side, Grid Loss

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.02.010

关键字：AVC；VQC；调度端；电网损耗