大电网自动电压控制技术的研究及发展

吴志恒 李 芳

（河南心连心化肥有限公司 河南新乡 453731）

大电网自动电压控制技术的研究及发展

吴志恒 李 芳

（河南心连心化肥有限公司 河南新乡 453731）

随着社会经济不断的发展与我国电力企业不断的提升，电力网络也逐步加快形成一个巨大的互联网络系统，互联网络系统联系的越来越紧密然而有效地提高了系统的安全性，但在对电力系统电压的调控变得越来越复杂化及有一定的困难性。自动电压无功控制（AVC）系统是针对传统人工监控方式的弊端而开发的旨在提高电压质量，降低网损的一个系统。其对电网的正常、稳定运行而言具有重要的功能和意义。本文将对在大电网当中自动电压控制技术的研究和发展进行探讨。

大电网；自动电压控制；问题；发展

1 引言

随着我国国民经济的迅速发展，几年的城网改造，我国电网自动化水平发生飞跃发展，调度监控信息系统广泛应用。电能主要的质量指标就是电压。电压的质量对于保证用户生产和安全，产品的质量和电气设备寿命与安全有着重要影响。在电网当中无功电力是和有功电力相同的，都是降低电能损耗，保证电网安全运行的重要组成部分。我国电力系统的规模不断的扩大，电网之间的互联性更强，整个电力系统的复杂程度也在不断的提高，就使电压的无功优化的控制问题也越来越大，在原来只是变电站侧安装电压的自动控制系统已经不能满足现在的需要了，这种控制的方式只是一种局部的控制，不能对整个电网进行优化。

大电网的电压自动控制，不仅具有较高的安全性，其经济性也在同等级控制技术当中，也有比较大优势，能够对全局进行多目标的控制，当前，这种控制技术已经成为了相关人员的研究重点。但是，在实际的工作当中，要想建立好比较健全的控制系统，还有着许多的困难，和一般的控制系统相比，基于大电网的这种自动电压控制的控制技术，对于控制模式，有着更加严格的要求，并且，控制装置也比较多样。尽管有关的研究在不断的进行，仍然有许多的问题，需要我们不断的处理和研究。

2 自动电压控制系统概述

自动电压控制系统是通过监视变电站母线的电压和关口无功，保证母线电压和关口无功在合格条件下对无功电压进行计算优化，通过调整电网当中，可控的无功电源出力，对变压器的分接头不断调整，来达到经济安全运行的条件，降低网损，提高电压的质量。

一般而言，自动电压控制系统（AVC）有两种主要的形式，其中一种是集中型，在电网调度的系统和现场的调控装置之间，闭环控制以实现AVC系统；另一种则是分散型，就是单独的在现场的电压控制装置上调控模块和计算模块之间，闭环控制以实现AVC功能。

3 系统建设的必要条件

根据目前电网有关设备的运行状况和电网自动化设备的具体状况，自动电压运行的控制系统的建设需要达到以下条件：

3.1 电网自动化调度系统的实用化水平要保持稳定

无功优化的自动电压控制系统建设的前提条件就是电网自动化调度系统实用化的能力，电网自动化调度系统要可以提供全网准确的数据，是进行计算优化的基础。另外，系统还需要具备遥控和遥调的功能。

3.2 要具备优良通道

进行主变分接开关的自动控制与电容器自动的投切，都要求具备优质通道。否则就不能保证系统正常的运行。比如进行大规模光纤环网的建设，就能够给实施远方的自动控制，提供好的条件。

3.3 变电站的RTU更新

经过自动化的建设，电力变电站需要保证进行RTU的换代更新，各个变电站的无功功率，有功功率以及母线的电压完全采集，并且具有遥控的功能。

4 自动电压控制系统的控制模式

通过长期实践和研究发现，从技术方面来说，自动电压系统控制模式的选择和研究对于自动电压控制技术实施成功与否具有决定性的作用。当前在国内外，自动电压控制系统主要有三种模式：两层电压的控制模式，软三层电压的控制以及三层电压的控制模式。

4.1 三层电压控制模式

三级电压的控制系统，其全局控制主要可以分成三个层次，一是一级电压的控制，二级电压的控制以及三级电压的控制。其中，一级电压控制是由控制速度较快的发电厂构成的，控制器是励磁调节器。二级电压控制是地区的AVC系统构成的，控制器是在发电厂安装的侧电压控制器；三级电压控制是省电力调度中心AVC系统所组成的，也被称作是全局控制，它可以给出每个厂站优化之后的结果。

三层电压的控制模式和两层模式的方案相比，是利用了无功电压区域特性把电网进行划分成若干个可以相互解耦的控制的区域，并且以这种方式为基础，实现分区分级控制。系统的控制力较强，可靠性能也比较高，但是这种模式十分的复杂，并且安装设计的控制器也不能适应在电力系统当中，实时运行大幅度的变化。

4.2 两层模式

两层模式是一种比较简单的控制模式，AVC的主站可以通过对于全网状态的估计结果，实时的对电压的控制进行决策，指令可以直接的下达到每个相关厂站，实施调节。对设备机械的投资也比较少，但是对于OPF依赖性比较强，在现实的运行当中不能保证可靠性，也不能够确保电压的稳定性。

4.3 软三级控制模式

在三级的控制系统和二级控制系统都不能够满足我国电力系统的发展需要的时候，有关的专家学者提出了软三级的电压控制模式，并且这种模式已经在我国得到了比较广泛的应用。这种控制系统不用研制地理上进行分布的二级电压的控制器。但是实际上还是一种二级电压的控制模式，不过在其中加入了三级电压控制模式的思想，形成了一种新的控制模式。这种控制模式的思想是：先把整个电网合理的进行分区，然后选择中枢的节点，再通过三级电压控制实时的对电压进行无功优化。给中枢节点电压的参考值。然后在AVC的主站，以软件的形式，进行软二级电压的控制，使中枢节点的电压的实际值维持在参考值左右。

5 无功自动控制系统的运行效果及有价值的研究方向

5.1 系统的运行效果

①电压质量显著提高，社会效益倍增。电网电压无功自动控制系统优化方案的采用，使得电压合格率提高，通过对母线的监视，主站给出系统控制方案，可行性强，调节效果显著；②输电设备能力提高。电网电容器每天每台平均投切次数降低，达到了无功分层就地平衡，提高了地区受电率。电网平均功率提高，保护了线路和变压器。提高设备效率相当于增加了设备数量，节省了必要的设备投资，且增加了输出电力的产值；③网损降低，经济效益提升。该系统使得电网网损率降低，一年下来节省了不少设备开支，当区域电网全部大规模覆盖之后，年效益非常可观；④系统控制模式安全可靠，提高了电网安全运行水平。分层分级控制模式安全性强，电网控制能力巨大，克服了单独站内就地控制装置的局部控制缺陷，提高了整体控制水平。所具备的自动闭锁功能将电网所受影响控制到最小程度，达到了优化策略的目的。

5.2 该系统有价值的研究方向

理论上讲，集中且全局的处理局部优化数据，最通常的是考虑通过调度中心来控制，根据全网状态进行最优化计算，得出最佳优化方案，该方式既可得出全网电压无功最优解，又可进行安全性分析。具体的算法有线性规划、遗传算法、人工神经网络等。这三者各有利弊：线性规划速度快但不易收敛，遗传算法速度慢不适于实时优化计算，人工神经网络有待探索中。实现操作性强的实时全局优化控制值得作为未来的研究方向。

6 结束语

我国电力事业发展十分迅猛，使电力网络连结成为了一个巨大复杂的互联系统，所以，对与电压调控的难度也越来越大。所以，大电网自动电压控制系统的应用意义就变得更加的广泛。对电力系统进行控制优化，分级进行监控每个子站的电压，闭环进行控制，对防止电压崩溃，减少网损，提高电力系统的经济性和安全性，降低工作人员劳动的强度，增强经济和社会效益，都有非常重要的意义。

[1]戴彦.自动电压控制（AVC）系统控制策略的比较和研究[J].华东电力，2013（01）.

[3]黄旭东.自动电压控制系统在发电厂侧的应用[J].浙江电力，2014（01）.

[6]程伦，赵自刚.基于协调控制的自动电压控制系统分析[J].河北电力技术，2012（03）.

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1004-7344（2016）05-0296-02

2016-2-5

吴志恒（1973-），男，助理工程师，中共中央党校毕业。

李芳（1985-），男，助理工程师，硕士，毕业于内蒙古科技大学，控制理论与控制工程专业。