姚昕

摘 要：電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是電力系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)營(yíng)所追求的主要目標(biāo)，其中，無(wú)功電壓方面的控制至關(guān)重要。為了保證系統(tǒng)電壓的運(yùn)行水平，電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制（AVC）系統(tǒng)必須運(yùn)行良好，因?yàn)樗菍?shí)現(xiàn)全局無(wú)功電壓優(yōu)化分布的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

關(guān)鍵詞：電壓自動(dòng)控制；優(yōu)化控制；無(wú)功功率；系統(tǒng)電壓

中圖分類(lèi)號(hào)：TM761+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.075

電網(wǎng)運(yùn)行的基本目標(biāo)是安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，而電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、降低線(xiàn)路損耗、保證工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低用電單耗等都有直接的影響，而網(wǎng)損也是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，對(duì)降低電網(wǎng)損耗有重大的經(jīng)濟(jì)意義。

1 無(wú)功優(yōu)化的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和目標(biāo)

從理論上講，無(wú)功分布可以達(dá)到最優(yōu)，無(wú)功優(yōu)化算法的結(jié)果就是使電網(wǎng)無(wú)功潮流最優(yōu)。但是，在一個(gè)復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，這幾乎是不可能在線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的。例如當(dāng)運(yùn)行條件變化時(shí)，要想維持系統(tǒng)無(wú)功潮流優(yōu)化，勢(shì)必就要依據(jù)電網(wǎng)無(wú)功功率和電壓分布的特點(diǎn)，要求系統(tǒng)各點(diǎn)各種無(wú)功功率調(diào)節(jié)手段和電壓調(diào)節(jié)手段要完善，利用高度發(fā)電的通訊網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化系統(tǒng)控制，盡可能做到分層分區(qū)優(yōu)化。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 控制目標(biāo)

全網(wǎng)無(wú)功電壓閉環(huán)控制的目標(biāo)是：①當(dāng)省調(diào)AVC有指令下發(fā)時(shí)，確保跟蹤省網(wǎng)的無(wú)功指令，從而有效控制主網(wǎng)樞紐變電所電壓的穩(wěn)定性；②保持地區(qū)電網(wǎng)范圍內(nèi)所有變電所負(fù)荷側(cè)母線(xiàn)電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)；③有效地利用電壓無(wú)功調(diào)控手段，使所有變電所無(wú)功盡可能就地平衡，從而減少因遠(yuǎn)距離輸送無(wú)功而引起的網(wǎng)損；④在全網(wǎng)無(wú)功電壓閉環(huán)控制的條件下，使各變電所的電容器最合理地投入，盡可能減少有載變壓器分接擋位的動(dòng)作次數(shù)。

2 控制策略

實(shí)時(shí)電壓無(wú)功自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于控制策略和安全策略?？刂撇呗钥梢源_保電壓無(wú)功控制的有效性，安全策略則能夠保證電壓無(wú)功控制的可靠性。

由于電壓無(wú)功優(yōu)化控制數(shù)學(xué)模型具有一定的復(fù)雜性，采用優(yōu)化算法（OPF）直接求解目標(biāo)函數(shù)費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且優(yōu)化算法是基于基礎(chǔ)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)存在的——狀態(tài)估計(jì)（SE）結(jié)果并

不總是可用的。因此，AVC控制策略可采用混合優(yōu)化算法。

對(duì)于安慶地區(qū)的電網(wǎng)，因?yàn)檫\(yùn)行方式具有閉環(huán)結(jié)線(xiàn)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的特點(diǎn)，而分區(qū)方法是以220 kV或110 kV變電站為中心的，所以，其所供電的下屬變電站構(gòu)成了一個(gè)區(qū)域。其主要控制策略有以下2點(diǎn)。

2.1 區(qū)域調(diào)壓與廠站調(diào)壓協(xié)調(diào)配合

根據(jù)所采用的分區(qū)方法，220 kV或110 kV變電站為該區(qū)域的樞紐變電站，下屬變電站則為區(qū)域內(nèi)的變電站。當(dāng)區(qū)域內(nèi)個(gè)別變電站的站電壓需要調(diào)節(jié)時(shí)，首先要調(diào)節(jié)該變電站的電壓。如果區(qū)域內(nèi)變電站的電壓都在合理范圍內(nèi)，則依據(jù)區(qū)域電壓質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)該區(qū)域電壓普遍偏高（低）時(shí)，考慮啟動(dòng)區(qū)域調(diào)節(jié)設(shè)備（一般為電容器）進(jìn)行區(qū)域電壓調(diào)節(jié)。

2.2 變壓器和電容器分時(shí)段協(xié)調(diào)配合

當(dāng)電壓偏低時(shí)，優(yōu)先投入電容器，并盡量使其投入運(yùn)行，進(jìn)而提高電容器的投入率。根據(jù)日負(fù)荷曲線(xiàn)變化規(guī)律，輔以人工經(jīng)驗(yàn)修正，合理分配負(fù)荷時(shí)段和各時(shí)段的變壓器調(diào)節(jié)次數(shù)，確保動(dòng)作次數(shù)在限制范圍之內(nèi)。如果某時(shí)段希望減少變壓器的調(diào)節(jié)次數(shù)，可以人工精細(xì)劃分該時(shí)段變壓器的調(diào)節(jié)次數(shù)，用電容器投切動(dòng)作代替變壓器調(diào)擋來(lái)調(diào)壓。

3 安全策略

AVC直接遙控電壓無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備，與一般調(diào)度自動(dòng)化軟件相比，安全措施是非常重要的。當(dāng)AVC處于閉環(huán)方式運(yùn)行時(shí)，該閉環(huán)控制系統(tǒng)輸入輸出環(huán)節(jié)的安全性和可靠性將會(huì)受到誤差或“噪聲”的干擾。AVC結(jié)合一體化SCADA平臺(tái)提供的全面信息，考慮了足夠有效的安全措施，主要通過(guò)系統(tǒng)投運(yùn)、數(shù)據(jù)處理、控制設(shè)備、異常事件處理和軟件設(shè)計(jì)等安全策略實(shí)現(xiàn)相關(guān)的調(diào)節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

安慶地區(qū)電網(wǎng)電壓無(wú)功自動(dòng)控制（AVC）系統(tǒng)自2004-09正式投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)10年多的運(yùn)行，減少了有載調(diào)壓變壓器分接頭開(kāi)關(guān)動(dòng)作的次數(shù)，提高了設(shè)備的使用壽命，減輕了檢修的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了地區(qū)受電功率因數(shù)，提高了無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的利用率，提高了電壓質(zhì)量，降低了監(jiān)控中心值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了人為誤差，真正實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)無(wú)功電壓實(shí)時(shí)控制，完善并提高了無(wú)人值班變電所的自動(dòng)化水平。相信隨著系統(tǒng)的不斷改進(jìn)和完善，AVC系統(tǒng)一定能在現(xiàn)代智能電網(wǎng)中發(fā)揮巨大的作用，為相關(guān)行業(yè)帶來(lái)巨大的收益。

參考文獻(xiàn)

[1]李端超，陳實(shí)，吳迪，等.安徽電網(wǎng)電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[G]//28屆中國(guó)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行會(huì)論文集.北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2003.

〔編輯：白潔〕