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摘要：AVC系统目前已在很多地区应用，但效果参差不齐。本文介绍了宿州地区自动电压控制（AVC)系统，重点对宿州AVC系统运行现状进行了分析，并针对运行过程中出现的问题提出了改进措施。
关键词：AVC系统；电压控制；线损
作者简介：陈云彩（1980-），女，安徽宿州人，上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士研究生，（上海 200240）宿州供电公司调度所，助理工程师，主要研究方向：电力系统自动化；马廷稳（1983-），男，江苏徐州人，宿州供电公司配电工区，助理工程师，主要研究方向：配电调度。（安徽 宿州 234000）
电网企业的主要社会责任是向用户提供安全、优质、经济、可靠的电力能源，其中电压是电能质量的一个重要指标。近年来，随着电网规模的不断扩大，电压问题不仅仅是一个供电质量的问题，而且也是涉及电力系统安全运行与经济运行的重要问题。
电压控制最初经历了人工控制、变电站级的自动控制。随着计算机通信与电力系统调度自动化技术的发展，区域电压自动控制、地区电网级电压自动控制、省区电网级自动控制，甚至跨省区电压自动控制都已发展起来。由于各地区的无功储备及负荷情况不同，AVC系统在实施过程中遇到各种各样的问题，致使有些AVC系统退出在线运行。这就需要运行维护人员遇到问题时找出解决方法，使AVC系统达到其保证电能质量、稳定安全运行及优化网损的目标。
一、宿州电网AVC系统简介
宿州电网AVC和SCADA/EMS具有统一支撑软件平台，作为EMS系统的一个应用与EMS平台一体化设计，从PAS网络建模获取控制模型，从SCADA获取实时采集数据并进行在线分析和计算，对宿州电网内各变电所的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、统一管理和在线控制，实现全网无功电压优化控制闭环运行。
1.实施范围
目前系统覆盖范围包括6座220kV变电站、13座110kV变电站，参与计算控制的设备包括3台220kV变压器、27台110kV变压器、16组35kV电容器、18组10kV电容器。
2.控制模式和策略
对于地区电网，AVC主要有三个控制模式：区域电压控制、就地电压控制和区域无功控制。三者在时间上解耦。
（1）区域电压控制。响应周期为数十秒，主要控制区域枢纽厂站无功设备，优化区域电压水平。结合实时灵敏度分析和自适应区域嵌套划分确定枢纽厂站。当区域内电压普遍偏高或者偏低时，调节枢纽厂站无功设备，以减少调节次数，使最大范围内电压合格或者得到优化，避免两级主变调节振荡。
（2）就地电压控制。响应时间数十秒，主要由各厂站就地控制无功设备，快速响应就地电压变化。因为根据实时灵敏度分析结果可知，就地无功设备可以最快、最有效地校正当地电压越限。该厂站的无功设备或变压器分接头根据九区图原理，分时段协调配合控制。高压限值根据逆调压原则确定。即高峰负荷时，使中枢电压按照上限调节。低谷负荷时段时，使中枢电压按照下限调节。
（3）区域无功控制。全面协调控制，调节区域内线路无功最小，降低无功潮流引起的线损。当电压合格后，按照分层分区甚至就地平衡优化原则检查支路无功是否合理。通过灵敏度分析决定无功设备投切并调节有关电压。
上述三种控制模式优先级为：区域电压控制>就地电压控制>区域无功控制。当电压越限时自动选取“区域/就地电压控制”，保证电压合格；当电网电压要求合格后，就需要考虑经济运行了。采取“区域无功控制”使区域内无功最小，减少网损。
二、宿州电网AVC系统应用现状分析
1.主要应用成效
宿州电网AVC系统于2008年7月开始上线，2009年1月实现全网闭环运行。AVC闭环运行后对改善电压质量，降低线损及保障电力系统稳定运行都起了很大作用。
（1）改善电压质量，提高电压合格率。表1为2008年1季度与2009年1季度各电压等级电压合格率对比。
图1是宿州110kV六里变母线电压，AVC投运前后比较图。曲线1为投运前电压一日运行曲线，曲线2为投运后，母线电压运行曲线。从图1可见宿州AVC系统投运后，电压质量明显改善，电压幅值波动减小。
（2）减少线路无功传输。图2是110kV北郊变785线路无功在AVC投运前后比较图。其中曲线1为投运前线路无功曲线，曲线2为投运后线路无功曲线。从图2明显看出AVC系统投运后线路无功功率明显减小。
（3）提高功率因数，减少电网损耗。AVC系统闭环运行后，各变电站的功率因数都有显著提高，达到了降损节能的目的。表2宿州电网2009年上半年与2008年上半年110kV线损比较也证明AVC系统在减少网损方面起到了积极作用。
（4）宿州电网更安全稳定，无功设备投入更加合理。宿州AVC系统投运后，电压质量得到改善，电网运行也更加稳定。同时由于系统根据历史负荷曲线优化分配各时段动作次数，并且考虑负荷动态特性，在负荷上坡段、下坡段采取动态控制策略，使AVC控制具有一定预见性，尽量减少设备动作次数。设备故障率降低，利用效率提高。
2.存在问题与不足
AVC系统在实际的运行过程中，确实对电压质量的提高以及线损的降低起到了积极的作用。电压合格率普遍提高，线损同比也有效降低。但是在运行过程中，也发现一些情况制约着AVC系统的运行和运行效果。
（1）系统异常动作。2009年7月30日00：05左右，AVC系统无故对宿州地区的六里变56电容器、屏山变56电容器、北苑变115电容器、砀山变62电容器、东郊变113电容器、浍沟变65电容器进行投切，命令显示为手工操作。7月30日低谷时段，AVC系统又无故对刘尧2#变、六里变、屏山2#变、泗县变、北郊变、栏杆变、黄口变、北苑变的主变档位进行频繁上下调档，引起六里变、北苑变等变电站35kV及以下电压频繁波动并发生异常。
（2）特殊负荷影响。大用户生产性质一定程度上对AVC系统的正常运行产生影响。一些大的负荷线路具有一定的负荷特性，对于母线电压构成一定影响。同时宿州电网3个牵引站投运后，通过分析SCADA中有关电压曲线，发现宿州电网无功电压的特性发生了较大变化，电压曲线波动严重，AVC系统频繁地将部分电容器反复投切。
（3）优化算法不足。原软件算法是基于最优潮流（OPF），理论上达到最优，但在一个复杂的实际电力系统几乎不可能实现。原软件为了减少网络损耗，不允许无功倒送。但在宿州公司220kV姬村变两台主变为未升压变方式下，无功倒送为正常现象，但AVC系统一般情况下不投入220kV本所配置的电容器。
（4）电容器容量配置不合理。宿州地区负荷增长较快，电容器容量配置没有及时调整也是影响无功配置合格率的重要因素之一。同时，有些变电所电容器单组容量过大，造成电容器组不投运则欠补偿、投运则过补偿。
（5）其他因素。由于通道的可靠性、设备响应缓慢等原因，在许多情况下AVC对同一设备连续两次发出的命令均得不到及时响应，导致系统自动闭锁该设备，调度员人工干涉频繁，要从操作安全性及监控灵活性方面考虑找出更好的解决办法。
AVC对SCADA系统的遥信可靠性要求较高，通路内任一开关或刀闸遥信开断，均会引起AVC停止控制，这需要远动班加强设备遥信可靠性维护。
部分无上级220kV变电站控制的110kV变电站，其无功控制无上级指令，往往对电容器的控制较少，影响了电容器的投运率。
三、改进措施
1.技术措施
针对系统出现的问题，我们对AVC系统进行了技术改进，其中包括硬件和软件两个方面。例如，2009年7月30日的异常事件，查明原因为AVC系统程序维护中，造成系统在读取刘尧变110kV母线电压时段设定值时，将超过80个字节的数据小数点读错，引起全系统时段参数错乱。解决的方法为AVC系统维护后或新厂站加入后闭环控制前，要及时进行闭环测试，测试正常后方可再次闭环。通知调度、变电运行人员，在24小时内加强对AVC系统的监控，发现异常要及时将部分或全部变电站系统从AVC系统中闭锁，并及时进行分析处理。
同时我们打算引进一个还原系统软件，一旦系统出现大的错误，不需要通过维护人员，运行人员通过一个还原按钮就可以恢复到没有出现错误时的系统。
2.管理措施
管理措施主要是系统动作策略改进和人员参与方面的改进。
（1）对于部分瞬时负荷变化较大的重要用户，合理地对电容器进行闭锁是有必要的。对一些特殊性质的负荷建立负荷模型。同时为避免造成设备损坏，保证电网安全运行，调通中心建议将有关无功调节设备退出AVC自动控制，经主管部门同意后，运方AVC负责人及时下达AVC控制设备投退通知单，将这些无功设备改为人工控制。
（2）AVC系统厂家维护后或新厂站加入后闭环控制前，要及时进行闭环测试，测试正常后方可再次闭环。通知调度、变电运行人员、方式及远动维护人员，在24小时内加强对AVC系统的监控，发现异常要及时将部分或全部变电站系统从AVC系统中闭锁，并及时进行分析处理。
（3）对调度AVC系统屡次控制不成功的变压器或电容器，由远动班负责分析原因，需要通信班或修试所配合处理的缺陷汇报所部协调解决。
3.其他措施
主要是直接技术和管理措施以外的其他措施，如电容器配置、分接开关等。建议合理配置单台电容器容量，考虑其投运的灵活性及实用性。这就不仅需要我们进行技术改造及科技项目的改进，还需要设计单位在设计变电站时就加以考虑。
四、结束语
宿州电网的AVC系统经过一年多闭环运行及不断修改完善，系统与远动SCADA系统及与省调AVC系统的通讯畅通，能做到互联互通。对其控制策略的可行性、设备操作的安全性（主变联调、设备动作次数限定、死数据识别闭锁设备、主变及电容器开关异常跳闸闭锁设备等）已做了充分的考虑，AVC系统运行指标符合省调要求。对运行中发现的问题我们正逐步加以解决。
参考文献：
[1]许斌.安徽电网AVC运行实践与分析[J].安徽电力,2004,(4).
[2]张征.电压控制方法及上海电网AVC的几点建议[J].上海电力,2008,(2).
[3]黄华,等.基于控制模式的地区电网AVC系统设计及应用[J].电力系统自动化,2005,(15).
[4]戴彦.自动电压控制(AVC)系统控制策略的比较和研究[J].华东电力,2008,(1).
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：AVC系统；电压控制；线损
作者简介：陈云彩（1980-），女，安徽宿州人，上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士研究生，（上海 200240）宿州供电公司调度所，助理工程师，主要研究方向：电力系统自动化；马廷稳（1983-），男，江苏徐州人，宿州供电公司配电工区，助理工程师，主要研究方向：配电调度。（安徽 宿州 234000）
电网企业的主要社会责任是向用户提供安全、优质、经济、可靠的电力能源，其中电压是电能质量的一个重要指标。近年来，随着电网规模的不断扩大，电压问题不仅仅是一个供电质量的问题，而且也是涉及电力系统安全运行与经济运行的重要问题。
电压控制最初经历了人工控制、变电站级的自动控制。随着计算机通信与电力系统调度自动化技术的发展，区域电压自动控制、地区电网级电压自动控制、省区电网级自动控制，甚至跨省区电压自动控制都已发展起来。由于各地区的无功储备及负荷情况不同，AVC系统在实施过程中遇到各种各样的问题，致使有些AVC系统退出在线运行。这就需要运行维护人员遇到问题时找出解决方法，使AVC系统达到其保证电能质量、稳定安全运行及优化网损的目标。
一、宿州电网AVC系统简介
宿州电网AVC和SCADA/EMS具有统一支撑软件平台，作为EMS系统的一个应用与EMS平台一体化设计，从PAS网络建模获取控制模型，从SCADA获取实时采集数据并进行在线分析和计算，对宿州电网内各变电所的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、统一管理和在线控制，实现全网无功电压优化控制闭环运行。
1.实施范围
目前系统覆盖范围包括6座220kV变电站、13座110kV变电站，参与计算控制的设备包括3台220kV变压器、27台110kV变压器、16组35kV电容器、18组10kV电容器。
2.控制模式和策略
对于地区电网，AVC主要有三个控制模式：区域电压控制、就地电压控制和区域无功控制。三者在时间上解耦。
（1）区域电压控制。响应周期为数十秒，主要控制区域枢纽厂站无功设备，优化区域电压水平。结合实时灵敏度分析和自适应区域嵌套划分确定枢纽厂站。当区域内电压普遍偏高或者偏低时，调节枢纽厂站无功设备，以减少调节次数，使最大范围内电压合格或者得到优化，避免两级主变调节振荡。
（2）就地电压控制。响应时间数十秒，主要由各厂站就地控制无功设备，快速响应就地电压变化。因为根据实时灵敏度分析结果可知，就地无功设备可以最快、最有效地校正当地电压越限。该厂站的无功设备或变压器分接头根据九区图原理，分时段协调配合控制。高压限值根据逆调压原则确定。即高峰负荷时，使中枢电压按照上限调节。低谷负荷时段时，使中枢电压按照下限调节。
（3）区域无功控制。全面协调控制，调节区域内线路无功最小，降低无功潮流引起的线损。当电压合格后，按照分层分区甚至就地平衡优化原则检查支路无功是否合理。通过灵敏度分析决定无功设备投切并调节有关电压。
上述三种控制模式优先级为：区域电压控制>就地电压控制>区域无功控制。当电压越限时自动选取“区域/就地电压控制”，保证电压合格；当电网电压要求合格后，就需要考虑经济运行了。采取“区域无功控制”使区域内无功最小，减少网损。
二、宿州电网AVC系统应用现状分析
1.主要应用成效
宿州电网AVC系统于2008年7月开始上线，2009年1月实现全网闭环运行。AVC闭环运行后对改善电压质量，降低线损及保障电力系统稳定运行都起了很大作用。
（1）改善电压质量，提高电压合格率。表1为2008年1季度与2009年1季度各电压等级电压合格率对比。
图1是宿州110kV六里变母线电压，AVC投运前后比较图。曲线1为投运前电压一日运行曲线，曲线2为投运后，母线电压运行曲线。从图1可见宿州AVC系统投运后，电压质量明显改善，电压幅值波动减小。
（2）减少线路无功传输。图2是110kV北郊变785线路无功在AVC投运前后比较图。其中曲线1为投运前线路无功曲线，曲线2为投运后线路无功曲线。从图2明显看出AVC系统投运后线路无功功率明显减小。
（3）提高功率因数，减少电网损耗。AVC系统闭环运行后，各变电站的功率因数都有显著提高，达到了降损节能的目的。表2宿州电网2009年上半年与2008年上半年110kV线损比较也证明AVC系统在减少网损方面起到了积极作用。
（4）宿州电网更安全稳定，无功设备投入更加合理。宿州AVC系统投运后，电压质量得到改善，电网运行也更加稳定。同时由于系统根据历史负荷曲线优化分配各时段动作次数，并且考虑负荷动态特性，在负荷上坡段、下坡段采取动态控制策略，使AVC控制具有一定预见性，尽量减少设备动作次数。设备故障率降低，利用效率提高。
2.存在问题与不足
AVC系统在实际的运行过程中，确实对电压质量的提高以及线损的降低起到了积极的作用。电压合格率普遍提高，线损同比也有效降低。但是在运行过程中，也发现一些情况制约着AVC系统的运行和运行效果。
（1）系统异常动作。2009年7月30日00：05左右，AVC系统无故对宿州地区的六里变56电容器、屏山变56电容器、北苑变115电容器、砀山变62电容器、东郊变113电容器、浍沟变65电容器进行投切，命令显示为手工操作。7月30日低谷时段，AVC系统又无故对刘尧2#变、六里变、屏山2#变、泗县变、北郊变、栏杆变、黄口变、北苑变的主变档位进行频繁上下调档，引起六里变、北苑变等变电站35kV及以下电压频繁波动并发生异常。
（2）特殊负荷影响。大用户生产性质一定程度上对AVC系统的正常运行产生影响。一些大的负荷线路具有一定的负荷特性，对于母线电压构成一定影响。同时宿州电网3个牵引站投运后，通过分析SCADA中有关电压曲线，发现宿州电网无功电压的特性发生了较大变化，电压曲线波动严重，AVC系统频繁地将部分电容器反复投切。
（3）优化算法不足。原软件算法是基于最优潮流（OPF），理论上达到最优，但在一个复杂的实际电力系统几乎不可能实现。原软件为了减少网络损耗，不允许无功倒送。但在宿州公司220kV姬村变两台主变为未升压变方式下，无功倒送为正常现象，但AVC系统一般情况下不投入220kV本所配置的电容器。
（4）电容器容量配置不合理。宿州地区负荷增长较快，电容器容量配置没有及时调整也是影响无功配置合格率的重要因素之一。同时，有些变电所电容器单组容量过大，造成电容器组不投运则欠补偿、投运则过补偿。
（5）其他因素。由于通道的可靠性、设备响应缓慢等原因，在许多情况下AVC对同一设备连续两次发出的命令均得不到及时响应，导致系统自动闭锁该设备，调度员人工干涉频繁，要从操作安全性及监控灵活性方面考虑找出更好的解决办法。
AVC对SCADA系统的遥信可靠性要求较高，通路内任一开关或刀闸遥信开断，均会引起AVC停止控制，这需要远动班加强设备遥信可靠性维护。
部分无上级220kV变电站控制的110kV变电站，其无功控制无上级指令，往往对电容器的控制较少，影响了电容器的投运率。
三、改进措施
1.技术措施
针对系统出现的问题，我们对AVC系统进行了技术改进，其中包括硬件和软件两个方面。例如，2009年7月30日的异常事件，查明原因为AVC系统程序维护中，造成系统在读取刘尧变110kV母线电压时段设定值时，将超过80个字节的数据小数点读错，引起全系统时段参数错乱。解决的方法为AVC系统维护后或新厂站加入后闭环控制前，要及时进行闭环测试，测试正常后方可再次闭环。通知调度、变电运行人员，在24小时内加强对AVC系统的监控，发现异常要及时将部分或全部变电站系统从AVC系统中闭锁，并及时进行分析处理。
同时我们打算引进一个还原系统软件，一旦系统出现大的错误，不需要通过维护人员，运行人员通过一个还原按钮就可以恢复到没有出现错误时的系统。
2.管理措施
管理措施主要是系统动作策略改进和人员参与方面的改进。
（1）对于部分瞬时负荷变化较大的重要用户，合理地对电容器进行闭锁是有必要的。对一些特殊性质的负荷建立负荷模型。同时为避免造成设备损坏，保证电网安全运行，调通中心建议将有关无功调节设备退出AVC自动控制，经主管部门同意后，运方AVC负责人及时下达AVC控制设备投退通知单，将这些无功设备改为人工控制。
（2）AVC系统厂家维护后或新厂站加入后闭环控制前，要及时进行闭环测试，测试正常后方可再次闭环。通知调度、变电运行人员、方式及远动维护人员，在24小时内加强对AVC系统的监控，发现异常要及时将部分或全部变电站系统从AVC系统中闭锁，并及时进行分析处理。
（3）对调度AVC系统屡次控制不成功的变压器或电容器，由远动班负责分析原因，需要通信班或修试所配合处理的缺陷汇报所部协调解决。
3.其他措施
主要是直接技术和管理措施以外的其他措施，如电容器配置、分接开关等。建议合理配置单台电容器容量，考虑其投运的灵活性及实用性。这就不仅需要我们进行技术改造及科技项目的改进，还需要设计单位在设计变电站时就加以考虑。
四、结束语
宿州电网的AVC系统经过一年多闭环运行及不断修改完善，系统与远动SCADA系统及与省调AVC系统的通讯畅通，能做到互联互通。对其控制策略的可行性、设备操作的安全性（主变联调、设备动作次数限定、死数据识别闭锁设备、主变及电容器开关异常跳闸闭锁设备等）已做了充分的考虑，AVC系统运行指标符合省调要求。对运行中发现的问题我们正逐步加以解决。
参考文献：
[1]许斌.安徽电网AVC运行实践与分析[J].安徽电力,2004,(4).
[2]张征.电压控制方法及上海电网AVC的几点建议[J].上海电力,2008,(2).
[3]黄华,等.基于控制模式的地区电网AVC系统设计及应用[J].电力系统自动化,2005,(15).
[4]戴彦.自动电压控制(AVC)系统控制策略的比较和研究[J].华东电力,2008,(1).
（责任编辑：麻剑飞）