浅谈奎屯电网自动电压控制系统的应用与分析

牛嘉鑫+姚晶+胡欣+王飞

【摘要】为了解决奎屯地区电网频繁调节无功设备，减轻运行人员压力，奎屯供电公司于2012年底开始推进建设AVC系统。但AVC系统存在的一些问题，致使监控人员须分散精力判断AVC动作的正确性。本文针对奎屯电网AVC系统应用情况分析，为监控员优化AVC控制，提出可靠建议。

【关键词】无功电压控制；策略；应用分析

【Abstract】In order to solve the frequent adjustment of reactive power equipment in the power network in the Kuitun area and reduce the pressure on operating personnel， Kuitun Power Supply Company started to build the AVC system by the end of 2012. However， AVC system， some problems exist， resulting in monitoring personnel must be distracted to determine the correctness of AVC action. This article analyzes the application situation of the AVC system in Kuitun Power Grid and puts forward some credible suggestions for the monitor to optimize the AVC control.

【Key words】Reactive voltage control；Strategy；Application analysis

1. 引言

（1）随着近几年奎屯电网规模的日益扩大和负荷需求的不断增加，负荷波动对其电压及无功的调节越来越频繁，电网无功潮流的不合理分布成为日益突出的问题，按照电网电压和无功实行“统一调度、分级管理”的原则，且按逆调压的方式做到无功“分层、分区和就地平衡”，保障电压质量。单凭人工对电网电压无功进行判断操作和干预，既增加值班人员的负担，又难以保证调节的合理性。

（2）实现全网自动电压控制系统（Automatic Voltage Control-AVC），对全网无功电压状态进行集中监视和分析计算，从全局的角度对分散的电网无功装置进行协调控制，是保持系统电压稳定、提高无功电压管理水平的重要技术手段。既保证电网的安全稳定运行，保证电压质量和减少网损，又减轻运行维护人员的劳动强度。

2. AVC系统基础建设分析

（1）目前，奎屯电网监控区现有64座变电站，其中220千伏变电站11座，110千伏变电站26座，35千伏变电站36座，除个别35千伏变电站无法实现厂站数据上送，不具备远方监控外其他均已经全部实现无人值班，并由奎屯供电公司电力调控中心负责监控工作。奎屯电網AVC系统使用单站无功优化控制已经运行了一段时间了，系统运行稳定，但还是存在一些问题。

（2）奎屯电网AVC系统是基于OPEN-3000平台下建设的，主要功能在于改变电网中无功补偿设备的投切、变压器分接头的调整来完成电压无功的“分层、分区”控制。AVC系统用以对全网无功电压状态进行集中监视和分析计算，从全局角度对广域分散的电网无功装置进行协调优化控制；AVC系统从PAS网络建模获取控制模型，从SCADA获取实时采集数据，根据电网无功电压实时状态进行在线分析和计算，通过SCADA远动通道下发遥控遥调命令，从而逐步逼近全网无功电压潮流优化状态。奎屯电网AVC系统是按照电压等级进行分层，按照电网结构进行分区。AVC数据库模型定义了厂站、电压监测点、控制设备等层次记录，通过网络建模建立记录之间的静态关联。AVC与EMS平台是一体化设计，采用增量模型更新技术，自动建立AVC监控点和控制设备模型并自动验证，实现了智能建模。

（3）奎屯电网大致可分为奎屯、乌苏、沙湾三个片区，三个片区内35千伏变电站承担着较多的农灌负荷（典型的夏大冬小），但这些变电站大多数都是设备老旧、自动化信息不完善、信息通道不稳定，甚至多次出现全站失去监控的情况，且变电站多数变压器为无载调压变压器，无载调压变压器使得AVC系统缺少一个有利的控制策略手段。在全年负荷变化较大情况下，固定的变压器档位会使AVC系统自动调压很难实施。所以，在系统自动调压试验阶段，未将35千伏变电站纳入AVC系统进行自动调压。但根据电压无功的“分层、分区，就地平衡”控制原则，通过统计发现35千伏变电站的无功补偿设备的投切人工操作量在夏季负荷高峰时期非常频繁。

（4）奎屯电网由于110千伏变电站设备状态最为良好，设备信息、参数相对完善，首先纳入AVC系统进行自动调压。但发现一些投运时间长的变电站无功补偿设备容量不足，容量多为2～3Mvar，调节能力有所限制，且110千伏变电站多为各片区的中心厂站，35千伏变电站若不能及时配合调压，AVC系统调节效果不明显。一些投运时间不长变电站则因为单台容量过大造成，容量多为5～6Mvar，造成AVC系统认为无功过补，调压未达到预想效果。其次110千伏变电站接入的较大波动性负荷，也严重制约了AVC系统调压的准确性，造成调压设备的频繁动作。

（5）在调度、监控、继电保护、自动化、运维检修多部门配合下，进行针对影响AVC系统运行的问题大力整改后，对35千伏变电站设备进行升级改造，同时设优化系统参数。将35千伏变电站无功补偿设备投入AVC系统进行自动调压，提高AVC系统可用率。同时积极协调在技改工程中逐渐将无载变压器更换为有载调压变压器，能够使得AVC系统优化得出更好的调压方案（AVC电压无功策略简图见图1）。

3. AVC系统控制策略

3.1奎屯地区AVC系统执行单站无功优化控制，AVC系统无功调压按照九区域图原理，AVC系统基本控制策略如下：

（1）低压母线电压越上限、无功正常时：下调主变分接头。

（2）母线电压越上限、无功越上限时：先下调主变分接头再投电容器组。

（3）母线电压在下限临界、无功越上限时：投电容器组。

（4）母线电压在上限临界、无功越上限时：如还有电容器未投，则先下调主变分接头再投电容器组。

（5）母线电压越下限、无功越上限时：先投电容器组，如电压仍低于下限则上调主变分接头。

（6）母线电压越下限、无功正常时：上调主变分接头。

（7）母线电压越下限、无功越下限时：先上调主变分接头再切电容器组。

（8）母线电压合格、无功越下限时：切电容器组。

（9）母线电压在下限临界、无功越下限时：如有电容器未切，则先上调主变分接头再切电容。

（10）母线电压越上限、无功越下限时：先切电容器组，如电压仍高于上限则先下調主变分接头。

3.2奎屯AVC系统测试及运行阶段均使用上述无功策略，根据奎屯电网日负荷及电压情况将系统时段分为四个时间区域，且每个主变档位及无功补偿装置在每个区间内只能调节2次。

3.3在系统开环测试时，我们利用人工对无功及母线电压进行置数，改变实际电压数值、调整无功分布，来测试AVC系统下发命令是否正确，得到的结果均与策略一致。验证AVC系统模型和策略执行都是正确的后，将AVC系统投入半闭环测试运行。

3.4在AVC系统半闭环测试时，我们将电压和无功上下限值定义的较窄，这样便于得到更准确的系统运行参数。测试期间发现在较窄参数设备情况下，无功策略下发命令频繁，电容器及变压器执行次数非常多，人工干预次数也非常多。主要有以下问题：

（1）首先，在测试初期为了利用AVC系统提高电网经济运行。我们将功率因数区间设定的较高，这样使得系统下发调压命令很多，造成设备频繁调压，系统设备调节次数达到后，系统自动闭锁调压，这时由于电压不能满足要求，调控人员又进行人工干预；若可以将系统设定的无功电压经济运行的阀值适当修正或降低，则可以减少系统下发命令次数。

（2）其次，半闭环期间频繁的调压命令下发，容易造成AVC系统遥控成率低，尤其是主变并列运行进行系统自动调压时，及其容易造成变压器档位不一致，因回调又受制于调节次数，所以易引起环流，造成安全隐患。遥调成功率低的问题可能是AVC系统并列运行的变压器间隔时间小于厂站设置的间隔时间；再有调度主站在规定时间内（一般是30s）没有收到厂站上传的变位遥信，就判定为未收到变位动作，当AVC系统连续对某设备下发3次操作命令未成功时，将会闭锁该设备，认定该设备拒动。这类情况在人工遥控操作时是可以执行成功，变位信息也能及时上传，这是有可能AVC系统认为设备遥调的点号与SCADA遥调点号不是一个点号造成，两个点号上送之间有时间差。

（3）最后，将系统电压参数进行逐站设定，例如还有一些厂站电压由于负荷波动造成越限，而无功补偿装置投入退出，又会造成系统认为无功过补或欠补的，那么可以将此类厂站AVC系统无功参数及功率因数参数区间根据年平均水平进行适当放宽，电压区间也可以适当放宽，同时可以将电容器投切及主变调档间隔时间由不少于5分钟调整为10分钟等，来避免波动性负荷的干扰；这样会减少系统下发调压指令，还可以保证电网电压及时调整，减少人工干预。

3.5所以要使AVC系统实现自动准确的调压，一是提高设备水平，二是完善调压策略及修正参数设定。

4. AVC系统应用中分析

AVC系统进入闭环运行阶段后，监控人员的操作量会大量减少，随之而来的是对电网无功优化控制的分析与改进。奎屯电网AVC系统闭环期间发现的问题：

（1）经常出现无功设备保护闭锁信息，造成AVC系统闭锁调压设备，无法进行自动调压。这类问题主要一是设备停电检修后，现场人员在对设备进行检修调试完，设备已经恢复送电了，相关信息上送至AVC系统，系统默认有保护信息动作，造成设备闭锁；二是一些设备测控系统不稳定AVC系统根据默认保护信息进行闭锁造成不能调压；三是由于现场人员不及时跟监控人员进行设备信息核对，造成此类闭锁设备不能调压的情况时常发生。

（2）系统部分厂站的无功补偿装置会出现AVC系统默认不具备遥控操作，但人工能够进行操作；主要是部分设备的遥测信息会出现不刷新或者间歇性中断，还有一些设备系统认定在冷备用状态，实际在热备用或者运行状态，遥测遥信与现场不一致，甚至出现和SCADA信息一致的情况。

（3）电网中的无功补偿装置和变压器档位是AVC系统的主要调节设备。因此电容器和变压器的异常、缺陷的及时处理是AVC系统正常运行的基础，所以调控人员要加强与自动化、保护、方式、运维检修部等部门沟通协调。AVC系统始终是为了优化电网经济运行，减少调控人员频繁操作，如果能将AVC系统各种操作提示等信息上送至实时监控信息里，并单独成立一栏信息、强化语音告警，以便利于监控人员进行巡视和查阅；还能够将AVC系统电压调整相关设备动作信息自动统计，有利于调控人员进行分析和设备巡视。

（4）在实时电网电压调节中往往会出现，个别厂站电压无调节手段，需要其他厂站进行配合调压，出现此种情况时，系统能进行告警提示；当主变档位不一致，但调节达到规定次数时，必须进行回调，且不受调节次数的约束。

5. 优化AVC系统应用建议

奎屯电网在AVC系统闭环运行阶段，电压各项指标虽均在合格范围内，无功调压动作的设备均正确。但应持续跟踪AVC系统运行情况，系统安全管理至关重要。所以需要加强各专业人员在系统维护、设备巡视、操作、检修状态下理清各自职责和工作流程规范，避免在AVC系统运行过程中出现安全事故，严格执行AVC系统运行的相关管理规定。监控人员在交接班时应加强AVC系统闭锁设备进行交接。AVC系统的统计功能应该满足运行管理人员的统计分析工作要求，为AVC系统功能的不断完善提供数据支撑。

6. 结束语

（1）各个地区电网都会自身特点及运行要求，其地区负荷特性及电压要求也有不同需求。所以AVC系统必须通过反复试验和测试才能够找到适合自身电网的参数设定和调压策略。

（2）奎屯电网还是要在不同负荷时期及时跟踪调整控制策略，完善应用功能，优化运行管理制度，努力增强奎屯地区电网无功电压控制水平，提高电压合格率和功率因数合格率。在严格遵循准确性、可靠性、时效性、安全性的原则下，减轻监控人员日常操作量，将监控人员的操作从单纯的电压调整工作转变为电压监视与优化分析工作，积极推进奎屯地区电网AVC系统与省调AVC系统一体化进程，全面提高奎屯电网的区域无功电压控制能力。