石 芳

(華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，北京 101512)

隨著智能電網(wǎng)列入“十二五”規(guī)劃，電壓已經(jīng)不僅僅是供電質(zhì)量的衡量因素，更是關(guān)系到地區(qū)內(nèi)工業(yè)安全生產(chǎn)的重要指標(biāo)。大多情況下，縣級電網(wǎng)無功電壓存在較多的問題，縣域內(nèi)變電站之間缺乏協(xié)調(diào)，無功電壓控制沒有取得明顯效果，因此建立AVC系統(tǒng)是當(dāng)前縣級電網(wǎng)的重點(diǎn)工作。AVC系統(tǒng)是指利用自動(dòng)化主站對地區(qū)內(nèi)相同等級輸電網(wǎng)的各個(gè)無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行最佳的閉環(huán)控制，使縣級電網(wǎng)達(dá)到約束電壓下的無功潮流運(yùn)行，電壓質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)［1］。實(shí)施縣級電網(wǎng)AVC控制系統(tǒng)具有以下意義:

(1)其具有很強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，減少了電網(wǎng)工作人員的任務(wù)，在縣級電網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，改善了電壓的質(zhì)量，保證了大型工業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

(2)其采用無功調(diào)節(jié)的模式，大大降低了網(wǎng)損，是改善輸配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的重要措施。

(3)使縣級電網(wǎng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，無功調(diào)節(jié)足夠迅速。

1 AVC系統(tǒng)概況

AVC系統(tǒng)一般采用二級或三級電壓控制模式。二級模式以周期為基礎(chǔ)，對整個(gè)縣級電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，以得到電壓控制的指令，利用服務(wù)器直接將這些指令發(fā)送給變電所的控制設(shè)備，其控制方框圖見圖1;三級模式采用的是分級控制的原則，這種模式最先在法國提出并很快在歐洲國家得到了推廣，江蘇地區(qū)是我國首個(gè)采用三級模型的電網(wǎng)，其控制原理方框圖見圖2。

圖1 二級模式控制方框圖

圖2 三級模式控制方框圖

某縣級電網(wǎng)目前仍采用典型階段的電壓調(diào)控，僅憑借工作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)控，不但工作任務(wù)重，而且明顯降低了電壓質(zhì)量。為進(jìn)一步提升該縣級電網(wǎng)的供電質(zhì)量，最大程度地降低網(wǎng)損，減輕調(diào)度人員的工作強(qiáng)度，改善電網(wǎng)無功潮流引發(fā)的有功損耗，研發(fā)縣級電網(wǎng)AVC系統(tǒng)顯得十分重要。本文介紹的縣級電網(wǎng)AVC系統(tǒng)主要是指在安全電壓的約束下，整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的無功最優(yōu)化控制，從而改變了以電壓為控制指標(biāo)的傳統(tǒng)模式。現(xiàn)有的AVC系統(tǒng)分為集中控制和分散控制兩種模式。集中控制是指SCDA/EMS(電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng))與各個(gè)無功補(bǔ)償設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)AVC;分散控制是指VQC(無功補(bǔ)償設(shè)備控制器)中的計(jì)算模塊與控制模塊間實(shí)現(xiàn)AVC。

2 AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

2.1 AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

某縣級智能電網(wǎng)采用LD－6000－AVC型自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其總體設(shè)計(jì)可分為核心層、數(shù)據(jù)層、執(zhí)行層三個(gè)部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成見圖3［2-3］。主站系統(tǒng)從系統(tǒng)前置機(jī)接受系統(tǒng)所需要的全部數(shù)據(jù)，包含所需變電站的數(shù)據(jù)、開關(guān)信息、無功補(bǔ)償設(shè)備等。目前，縣級AVC系統(tǒng)一般采用經(jīng)濟(jì)壓差法，35kV以下的變電站AVC系統(tǒng)全部由縣級電網(wǎng)調(diào)度中心控制，110kV變電站的調(diào)節(jié)指令由地區(qū)調(diào)度中心通過以太網(wǎng)傳輸?shù)娇h級電網(wǎng)，縣調(diào)度中心負(fù)責(zé)向變電站轉(zhuǎn)發(fā)。主站系統(tǒng)一般采用100M的以太網(wǎng)，下邊設(shè)置兩臺主服務(wù)器和兩臺通信服務(wù)器。主服務(wù)器負(fù)責(zé)對縣域內(nèi)110kV變電站的AVC系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并通過網(wǎng)絡(luò)將開關(guān)動(dòng)作序列下發(fā)到對應(yīng)縣的子站。通信服務(wù)器負(fù)責(zé)保存并提供主服務(wù)器所需要的全部數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)AVC系統(tǒng)的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果。主服務(wù)器、通信服務(wù)器各有兩臺，一臺投運(yùn)，一臺備用，投運(yùn)服務(wù)器故障時(shí)可在30min內(nèi)切換到備用機(jī)，使系統(tǒng)的可靠性可達(dá)99.8%以上。

圖3 LD 6000 AVC型自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

縣調(diào)度中心一般配置一臺兩層交換機(jī)，一臺與地區(qū)調(diào)度中心通過光纖連接的路由器，一臺硬件防火墻。該縣AVC系統(tǒng)主要設(shè)備配置見下表1。

AVC系統(tǒng)主要設(shè)備配置表

2.2 AVC系統(tǒng)的功能

根據(jù)縣級電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，其AVC控制系統(tǒng)應(yīng)該具備以下基本功能［4-5］:

(1)當(dāng)區(qū)域內(nèi)某條10kV電壓母線出現(xiàn)超壓情況時(shí)，AVC系統(tǒng)應(yīng)能迅速對該級變壓器級上級變壓器的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，判斷對哪個(gè)變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)能達(dá)到調(diào)節(jié)速度最快、系統(tǒng)運(yùn)行效果最好。

(2)當(dāng)區(qū)域內(nèi)各個(gè)變電站電壓正常時(shí)，AVC系統(tǒng)應(yīng)使無功功率分層趨于平衡，提高其功率因數(shù)。

(3)當(dāng)區(qū)域內(nèi)某條10kV電壓母線出現(xiàn)超壓過上限的情況時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)此變壓器的分接頭;低壓低于下限時(shí)，應(yīng)接入電容器并對電壓母線的符負(fù)荷進(jìn)行評估，保證無功補(bǔ)償設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

(4)AVC系統(tǒng)具有統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)無功設(shè)備運(yùn)行情況的能力，為電網(wǎng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供支持，并可以自動(dòng)生成電壓、有功、功率因數(shù)等分布曲線。

3 結(jié)語

AVC系統(tǒng)能使縣級電網(wǎng)達(dá)到約束電壓下的無功潮流運(yùn)行，最大程度地降低網(wǎng)損，減輕調(diào)度人員的工作強(qiáng)度。在安全電壓的約束下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的無功最優(yōu)化控制，從而改變了以電壓為控制指標(biāo)的傳統(tǒng)模式。本文重點(diǎn)介紹了縣級AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、硬件配置、系統(tǒng)功能等要點(diǎn)，從而得出了縣級電網(wǎng)的AVC系統(tǒng)既要實(shí)現(xiàn)與上級AVC系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、又要符合本地的實(shí)際情況的結(jié)論。為今后縣級AVC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)，希望對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到積極的作用。

［1］王萍．無功電壓優(yōu)化集中控制系統(tǒng)在青島電網(wǎng)的應(yīng)用［J］．中國電力，2010(3):45－46．

［2］蘇辛一，張雪敏，何光宇．互聯(lián)電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)變量設(shè)計(jì)［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009(4):45－47．

［3］周穎彬．AVC在廊坊電網(wǎng)應(yīng)用的研究［D］．北京:華北電力大學(xué)，2007．

［4］袁丁，郭西進(jìn)．電壓無功優(yōu)化控制系統(tǒng)在地區(qū)電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］．電力需求側(cè)管理，2007(7):34 －35．

［5］吳銀鳳，肖源，鄺先驗(yàn)．地區(qū)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．電氣應(yīng)用，2007(8):45－46．