35kV变电站AVC系统控制策略分析

姚璟杰 许鸣吉 沈磊 刘嘉宝 毛伟

摘要：首先介绍了上海市北电网AVC系统的模式选择及定值设置;随后分析了主变分接头和电容器的理论动作策略;最后，通过对辖区内富锦站单日AVC动作案例的分析，总结了现有策略存在的若干问题，可为后续策略优化研究提供基础分析。

关键词：AVC;动作策略;主变分接头;电容器

0    引言

随着电力负荷和电网容量的增加，电网安全经济问题日益突出。电力系统无功、电压控制是电力系统规划和运行研究的重要课题，对保证电力系统安全稳定，提升电网经济运行水平具有重要意义。本文介绍了上海市北电网35 kV变电站自动电压调控系统AVC的控制策略，以辖区内富锦站为例，总结了现有策略存在的若干问题，为后续策略优化研究提供了基础分析。

1    模式选择及定值设置

AVC系统是以在线模式运行的电网电压、无功控制系统，通过调度自动化SCADA系统采集各变电站、发电厂的母线电压、母线无功、主变高/低压侧无功测量数据以及各开关状态数据等实时数据进行在线分析和计算，从电网优化运行的角度调整全网中各种无功控制设备的参数，对其进行集中监视和分析计算，在满足节点正常功率平衡及各种安全指标的约束条件下，以主变压器分接开关调节次数最少、电容器投切最合理、发电机无功出力最优、电压合格率最高和输电网损率最小为综合优化目标，实现电网经济运行的过程，实现对无功装置进行协调优化自动闭环控制。

无功限制模式设置共有四种，如表1所示。无功限制模式设置是以站为单位进行设置，默认为自动选择模式。

以富锦站1号主变为例，无功允许阈值范围采用自动选择法，优先采用功率因數计算法，在轻负荷时自动切换至电容容量折算法，通过有功低限门槛值来判断。

富锦站1号主变的有功低限门槛值设置为10 MW，当有功大于10 MW时，采用功率因数计算法，功率因数范围为0.9～1，则无功允许阈值范围Q∈[Ptan（arccos 1），Ptan（arccos 0.9）]，即Q∈[0 Mvar，0.48P Mvar]，如图1所示，无功超出此阈值范围则AVC动作。当有功小于10 MW时，采用电容容量折算法，无功范围按控制母线上最大单组电容器容量的比值计算，最大允许吸收系数为0.95，最大允许倒送系数为-0.5。富锦站1号主变送10 kV一段母线，10 kV一段母线上10 kV 1号电容器由甲组和乙组组成，甲、乙组电容器总容量为主变额定容量（20 MVA）的15%，并按3：2分配，即1.8 Mvar和1.2 Mvar。采用电容容量折算法时，无功允许阈值范围Q∈[1.8×（-0.5）Mvar，1.8×0.95 Mvar]，即Q∈[-0.9 Mvar，1.71 Mvar]，如图1所示，无功超出此阈值范围则AVC动作。

电压允许阈值范围采用固定电压限值法确定，富锦站10 kV一段母线电压允许阈值范围设置为U∈[10.11 kV，10.59 kV]，电压超出此阈值范围则AVC动作。

2    理论动作策略

当电压或无功越限时，AVC系统在预判动作后的电压和无功变化情况后，进一步选择策略，各策略如表2所示。

3    单日AVC动作案例

2020-04-16T00：00，富锦站1号主变有载档位3档，10 kV 1号电容器甲组投入，乙组未投。随着运行工况的变化，富锦站1号主变无功值和10 kV一段母线电压值超过允许阈值范围，录得AVC动作情况共10次，动作时间、动作原因、动作策略和动作效果如表3所示。

2020年4月16日富锦站1号主变有功/无功值、10 kV一段母线电压值、1号电容器组电流值和主变有载档位数如图2所示。

（1）次数1和次数2：AVC动作次数1发生在02：19，此时电压为10.61 kV，高于上限阈值10.59 kV，系统计算出预判动作后无功正常，所以选择策略二，切1号电容器甲组，动作后电压明显回落，同时无功上升。02：25，无功越上限，AVC选择策略9，投1号电容器乙组，动作后无功下降。次数1和次数2的策略准确性有待商榷，若在电压开始越上限时选择1号主变降档，可以在使电压下降的同时不让无功上升至越限。

（2）次数7、次数8、次数9：与上述情况吻合，在电压高时，切电容器引起无功升高越上限，从而投电容器又引起电压升高，进而继续切电容器。若在电压开始越上限时选择主变降档，可避免上述AVC动作3次。

（3）次数6和次数8：当有功维持在10 MW以上，由于系统采用功率因数计算法，无功在2～3 Mvar波动并不会超出阈值范围，但13：23和16：44，有功有从10 MW以上波动至10 MW以下的突变，使得系统立即改用电容容量折算法，无功越上限1.71 Mvar，AVC动作。建议在无功允许阈值范围的边缘处加上平滑的过渡曲线，增加的缓冲区能有效改善有功在10 MW左右抖动时AVC动作过于频繁的问题。

4    结语

AVC系统是目前电网应用较多的无功、电压控制方法，涉及变电、继保、自动化等相关专业技术领域。本文介绍了上海市北电网AVC系统的模式选择及定值设置;分析了主变分接头和电容器的理论动作策略;通过对辖区内富锦站单日AVC动作案例的分析，总结了现有策略存在的若干问题，可为后续策略优化研究提供基础分析。

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收稿日期：2020-05-06

作者简介：姚璟杰（1978—），男，上海人，助理工程师，主要从事电力规划与调度工作。