论文部分内容阅读
摘要：电网针对当前无功调节上技术水平的落后以及VQC调控装置的缺陷，开始引入自动电压控制（Automatic Voltage Control——AVC）系统。AVC系统的无功分层平衡、区域控制以及优化动作次数等特征能使得电网取得可观的经济效益，减少在无功平衡及稳定电网电压上投入的人力物力资源，且能实现更加安全可靠的自动化电网控制。
关键词：无功 电压 AVC 分层分区调控 存在问题
0 引言
随着太中银铁路的建设以及太钢等用电大户相继落地吕梁地区，吕梁电网由过去的“通道型”转变为“受端型”电网，华丽的转身引得各种高耗能企业相继落户吕梁，对电网电压质量提出了更高、更严的要求。为了满足要求，吕梁电网投入了AVC系统，它通过借助调度自动化的“SCADA”的“四遥”功能，利用计算机技术和网络技术对本地区电网内变电运行中心所辖AVC控制设备进行集中监视、管理和控制，从而达到地区电网无功电压优化运行的目的。
1 AVC系统概述
吕梁电网AVC系统采用山西振中电力软件有限公司的smart3000系统，该系统采用省地联调的方式，通过省调主站、地调子站配合，实现电网无功、电压集中计算分层控制。该系统于2011年6月投入运行，目前接入系统的有47座变电站，占所辖站的97.91％。电网无功电压闭环控制系统（即AVC系统）能够保证关口无功和母线电压合格的条件下进行无功电压优化计算，这主要是通过监视关口的无功和变电站母线电压来实现的，若想保证其安全经济运行，保障更高的电压质量，减小网损，需要改变电网中可控无功电源的出力，无功补偿设备的投切，变压器分接头。详见图1。
现根据图1对系统介绍如下：
1.1 AVC系统接口与SCADA系统的连接 每个变电站内都要有远方终端，以便它能够通过地区变电站内的RTU与系统服务器及SCADA工作站通信，它的主要任务是将变电站的实时运行信息送给调度控制中心，它是电网调度自动化系统中占据重要的地位，它还能够将调度的控制、调节等命令送给厂站执行。
1.2 AVC系统接口与省网主站AVC系统的连接 为了实现对地区电网的无功优化控制，让地区电网可根据省局下发的无功指令对电容器和变压器分接头进行调节，可以将AVC系统接口与省网主站AVC系统连接通信，这样还能够实现对各变电站的电压无功调整。
1.3 系统的基本功能
1.3.1 全网电压优化功能：当无功功率流向合理，某变电站10kV侧母线的电压范围不合理时，越上限或越下限运行的话，最终要调节上级电源变电站有载主变分接头开关档位，还是调节本变电站有载主变分接头开关，就要先分析同电源、同电压等级变电站和上级变电站电压情况。
实现全网调节电压，有载调压变压器分接开关调节次数可不必很多，可最大程度的提高电压水平，而且不必担忧多变电站多主变同时调节主变分接开关造成的调节振荡。
1.3.2 全网无功优化功能：当电网内各级变电站电压处在合格范围内时，可以提高受电功率因数，实现无功功率分层就地平衡，这是能够控制本级电网内无功功率流向，使其更合理。
1.3.3 数学模型：①设备动作次数最少N=min∑ni=1[f3（Ki-KT）+f4（Qi-QC）]，式中：Qc—变电站（所）所配电容器容量；Qi—变电站（所）应投无功补偿容量；n—变电站（所）个数；KT—主变当前分接开关档位数；Ki—变电站（所）主变分接开关应处档位数；Ui—变电站（所）母线电压。②目标函数：全网电能损耗最小：ΔP=min∑ni=1f1（Ui，Ki，Qi）Ui= f2（K1…Ki，Q1…Qi）③约束条件：a供电电源关口功率因数合格：∑ni=1Qi=P[tan（arccosφ1）-tan（arccosφ2）]；b电容器每天投切次数不越限：∑ni=1[∑24j=1f4（Qij-QCj）]≤NC；c有载调压开关每天动作次数不越限：∑ni=1[∑24j=1f3（Kij-KTj）]≤NT；d母线电压不越限：Umin≤|Ui|≤Umax。
2 系统运行效果分析
2011年6月，吕梁电网无功电压优化集中控制系统正式投入运营，到现在为止设备的动作次数明显减少了，提高了吕梁电网各电压等级母线的电压合格率和功率因数，将带来很好的经济效益和社会效益。
2.1 节能减排 2012年中，吕梁供电公司生技部对AVC系统应用系统进行专业“评估”表明：省公司对吕梁电网的220kV界面功率因数从2010年高峰时段的0.90提高到2011年高峰时段的0.963，高峰负荷时提高电压约2％，按照通用计算公式计算，全年累计减少电量损失1174万kW.h，折合节省购电成本352万元，折算为节省煤4300吨标准煤，减排9000多吨二氧化碳，节能减排效果凸显。
2.2 提高了电压合格率 由于本系统是从全网的角度对电压进行系统的调整，减少了不必要的人工干预，有效地提高了系统电压质量。AVC系统投运后变电运行中心220kV、110kV、35kV电压合格率均在公司指标控制范围内。
2.3 提高了电网功率因数 无功电压优化系统的投运，有效地减少了无功潮流，实现了电网无功功率分层、就地平衡，提高了地区受电力率，增加了输电设备出力。
3 系统目前存在的问题及应对措施
3.1 存在的问题 ①AVC系统对主变调压开关异常情况如滑档等只能发出信号提示，没有出现滑档时的紧急停止功能，不能对主变滑档进行有效的控制。AVC系统报表功能不够完善，沒有按不同的电压等级及监测点统计，无法对各级电压进行有效监视分析。②“返校超时”导致AVC系统异常封锁情况。具体原因分析如下：aSCADA前置系统存在问题。b因变电站综自RTU存在问题，造成“返校超时”、“执行发令超时”。③“设备拒动”导致无功优化系统异常封锁情况。2月14日110kV凤城变电站2#电容器组合闸线圈烧毁，造成其开关拒动1次。2月21日220kV广兴变电站1#电容器枝42开关机构轴承损坏，造成开关拒动2次。
3.2 应对措施 ①加强SCADA系统、变电站计算机监控系统投运验收和运行维护工作。为使AVC系统更好地运行，变电运行中心对AVC系统的使用者进行了规范。厂方人员在对数据库进行拷贝备份时，必须使用专用的外设工具并由专人负责管理并不作为他用。监控人员则严格禁止将外设接入到AVC监控系统上，同时对职工进行安全风险教育，使其充分认识到病毒对AVC系统的重大危害，以及可能出现的严重后果。②操作队运行人员应对AVC系统的控制结果进行记录，加强现场检查和巡视，还应及时修改操作票等规定，将AVC系统的设置状态纳入到操作票中。在对变电站进行标准化巡视时，一要重点检查有载调压装置及电容器的运行情况及健康状况，发现隐患及时上报，通知调控中心运行值班人员。
4 总结
自动电压控制（AVC）项目的实施社会经济意义非常重大，主要表现在以下三点：第一，AVC实现电压调度的自动化，提高了电压质量，使调度工作的劳动强度减轻了很多，它保证了信息社会对高质量电能的需求，是电网自动调度的重要功能；第二，随着电力市场的改革，厂网不再是一体的而是分离的，AVC降低了网损，实现了无功的经济调度，提高了电网的经济运行指标，它将成为输电网络提高经济运行的主要方法；第三，AVC可以保证足够的、快速的无功备用，提高电网电压运行水平及运行的稳定性。
参考文献：
[1]陆安定.发电厂变电站及电力系统的无功功率[M].中国电出版社，2003年8月.
[2]王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护[M].中国电力出版社，2004.
[3]振中电力公司.AVC无功调节策略解析，2010.
关键词：无功 电压 AVC 分层分区调控 存在问题
0 引言
随着太中银铁路的建设以及太钢等用电大户相继落地吕梁地区，吕梁电网由过去的“通道型”转变为“受端型”电网，华丽的转身引得各种高耗能企业相继落户吕梁，对电网电压质量提出了更高、更严的要求。为了满足要求，吕梁电网投入了AVC系统，它通过借助调度自动化的“SCADA”的“四遥”功能，利用计算机技术和网络技术对本地区电网内变电运行中心所辖AVC控制设备进行集中监视、管理和控制，从而达到地区电网无功电压优化运行的目的。
1 AVC系统概述
吕梁电网AVC系统采用山西振中电力软件有限公司的smart3000系统，该系统采用省地联调的方式，通过省调主站、地调子站配合，实现电网无功、电压集中计算分层控制。该系统于2011年6月投入运行，目前接入系统的有47座变电站，占所辖站的97.91％。电网无功电压闭环控制系统（即AVC系统）能够保证关口无功和母线电压合格的条件下进行无功电压优化计算，这主要是通过监视关口的无功和变电站母线电压来实现的，若想保证其安全经济运行，保障更高的电压质量，减小网损，需要改变电网中可控无功电源的出力，无功补偿设备的投切，变压器分接头。详见图1。
现根据图1对系统介绍如下：
1.1 AVC系统接口与SCADA系统的连接 每个变电站内都要有远方终端，以便它能够通过地区变电站内的RTU与系统服务器及SCADA工作站通信，它的主要任务是将变电站的实时运行信息送给调度控制中心，它是电网调度自动化系统中占据重要的地位，它还能够将调度的控制、调节等命令送给厂站执行。
1.2 AVC系统接口与省网主站AVC系统的连接 为了实现对地区电网的无功优化控制，让地区电网可根据省局下发的无功指令对电容器和变压器分接头进行调节，可以将AVC系统接口与省网主站AVC系统连接通信，这样还能够实现对各变电站的电压无功调整。
1.3 系统的基本功能
1.3.1 全网电压优化功能：当无功功率流向合理，某变电站10kV侧母线的电压范围不合理时，越上限或越下限运行的话，最终要调节上级电源变电站有载主变分接头开关档位，还是调节本变电站有载主变分接头开关，就要先分析同电源、同电压等级变电站和上级变电站电压情况。
实现全网调节电压，有载调压变压器分接开关调节次数可不必很多，可最大程度的提高电压水平，而且不必担忧多变电站多主变同时调节主变分接开关造成的调节振荡。
1.3.2 全网无功优化功能：当电网内各级变电站电压处在合格范围内时，可以提高受电功率因数，实现无功功率分层就地平衡，这是能够控制本级电网内无功功率流向，使其更合理。
1.3.3 数学模型：①设备动作次数最少N=min∑ni=1[f3（Ki-KT）+f4（Qi-QC）]，式中：Qc—变电站（所）所配电容器容量；Qi—变电站（所）应投无功补偿容量；n—变电站（所）个数；KT—主变当前分接开关档位数；Ki—变电站（所）主变分接开关应处档位数；Ui—变电站（所）母线电压。②目标函数：全网电能损耗最小：ΔP=min∑ni=1f1（Ui，Ki，Qi）Ui= f2（K1…Ki，Q1…Qi）③约束条件：a供电电源关口功率因数合格：∑ni=1Qi=P[tan（arccosφ1）-tan（arccosφ2）]；b电容器每天投切次数不越限：∑ni=1[∑24j=1f4（Qij-QCj）]≤NC；c有载调压开关每天动作次数不越限：∑ni=1[∑24j=1f3（Kij-KTj）]≤NT；d母线电压不越限：Umin≤|Ui|≤Umax。
2 系统运行效果分析
2011年6月，吕梁电网无功电压优化集中控制系统正式投入运营，到现在为止设备的动作次数明显减少了，提高了吕梁电网各电压等级母线的电压合格率和功率因数，将带来很好的经济效益和社会效益。
2.1 节能减排 2012年中，吕梁供电公司生技部对AVC系统应用系统进行专业“评估”表明：省公司对吕梁电网的220kV界面功率因数从2010年高峰时段的0.90提高到2011年高峰时段的0.963，高峰负荷时提高电压约2％，按照通用计算公式计算，全年累计减少电量损失1174万kW.h，折合节省购电成本352万元，折算为节省煤4300吨标准煤，减排9000多吨二氧化碳，节能减排效果凸显。
2.2 提高了电压合格率 由于本系统是从全网的角度对电压进行系统的调整，减少了不必要的人工干预，有效地提高了系统电压质量。AVC系统投运后变电运行中心220kV、110kV、35kV电压合格率均在公司指标控制范围内。
2.3 提高了电网功率因数 无功电压优化系统的投运，有效地减少了无功潮流，实现了电网无功功率分层、就地平衡，提高了地区受电力率，增加了输电设备出力。
3 系统目前存在的问题及应对措施
3.1 存在的问题 ①AVC系统对主变调压开关异常情况如滑档等只能发出信号提示，没有出现滑档时的紧急停止功能，不能对主变滑档进行有效的控制。AVC系统报表功能不够完善，沒有按不同的电压等级及监测点统计，无法对各级电压进行有效监视分析。②“返校超时”导致AVC系统异常封锁情况。具体原因分析如下：aSCADA前置系统存在问题。b因变电站综自RTU存在问题，造成“返校超时”、“执行发令超时”。③“设备拒动”导致无功优化系统异常封锁情况。2月14日110kV凤城变电站2#电容器组合闸线圈烧毁，造成其开关拒动1次。2月21日220kV广兴变电站1#电容器枝42开关机构轴承损坏，造成开关拒动2次。
3.2 应对措施 ①加强SCADA系统、变电站计算机监控系统投运验收和运行维护工作。为使AVC系统更好地运行，变电运行中心对AVC系统的使用者进行了规范。厂方人员在对数据库进行拷贝备份时，必须使用专用的外设工具并由专人负责管理并不作为他用。监控人员则严格禁止将外设接入到AVC监控系统上，同时对职工进行安全风险教育，使其充分认识到病毒对AVC系统的重大危害，以及可能出现的严重后果。②操作队运行人员应对AVC系统的控制结果进行记录，加强现场检查和巡视，还应及时修改操作票等规定，将AVC系统的设置状态纳入到操作票中。在对变电站进行标准化巡视时，一要重点检查有载调压装置及电容器的运行情况及健康状况，发现隐患及时上报，通知调控中心运行值班人员。
4 总结
自动电压控制（AVC）项目的实施社会经济意义非常重大，主要表现在以下三点：第一，AVC实现电压调度的自动化，提高了电压质量，使调度工作的劳动强度减轻了很多，它保证了信息社会对高质量电能的需求，是电网自动调度的重要功能；第二，随着电力市场的改革，厂网不再是一体的而是分离的，AVC降低了网损，实现了无功的经济调度，提高了电网的经济运行指标，它将成为输电网络提高经济运行的主要方法；第三，AVC可以保证足够的、快速的无功备用，提高电网电压运行水平及运行的稳定性。
参考文献：
[1]陆安定.发电厂变电站及电力系统的无功功率[M].中国电出版社，2003年8月.
[2]王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护[M].中国电力出版社，2004.
[3]振中电力公司.AVC无功调节策略解析，2010.