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摘要：针对县级电网电压无功控制的现状，在现有县调主站系统的基础上，进行扩展安装电压无功自动控制系统 （AVQC） ，实现电网电压无功优化的自动控制，达到提高电网电压合格率、减轻调控人员工作压力、提高用户电能质量、降低网损、提高企业经济效益等目的。文章就电压无功自动化控制系统在县调运行中的应用情况进行了探讨。
关键词：电压无功优化；自动控制；电压合格率；AVQC
中图分类号：TM766 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-
1 概述
六安农电公司辖有22个35kV变电站，均采用主变有载调压和10kV电容器组作为调压和无功补偿的主要方法。主变有载调压和电容器组投切均由人工远方操作完成，工作量大，加之电压、无功变化随意性大，调控效果不甚理想。而电压的稳定对于保证居民经济生产、延长生产设备的使用寿命有着重要的意义，同时减少无功在线路上的流动，降低网损、经济供电又是每一个供电部门的目标，因此，改变现有调节方式，实现面向全网的电压无功优化的自动控制，不仅是提高电能质量满足用户需求的需要，更是电网安全、经济、稳定运行的需要。
电压无功自动控制系统（AVQC）是在南瑞科技调度自动化主站ON3000系统基础上进行功能扩展开发形成的。AVQC结构原理图如图1所示。该系统在主站端运行，借助调度自动化系统采集的电网数据和遥控遥调手段，按照一定的原理进行在线分析，然后通过计算机网络输出控制执行命令，自动或在人工监督模式下调节变压器分接头和投切电容器，使得输出电压以及无功功率在合格范围之内，从而达到保证用户供电质量和减少网络损耗的目的。
2 电压无功自动控制系统（AVQC）控制原理、策略及功能
2.1 AVQC控制原理
根据六安农电公司电网结构主要以35kV、10kV为主的特点，电压无功的自动控制主要通过自动控制调节35kV变电站主变有载分接头和投切10kV电容器组对站内10kV电压和无功进行调节，35kV电压主要通过对上级变电站电源点电压进行调节。
2.2 AVQC控制策略
变电站有载分接头的调节变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响，同样电容器组的投切对无功影响的同时也对电压起着一定的影响。
以一台变压器来分析一下各种情况下的电压与无功调节方式。
电压（U）取值于主变的变压器低压侧母线电压，无功（Q）取值于主变的变压器高压侧无功。
分接头调节：分接头上调后U将变大，Q将变大，分接头下调后U将变小，Q将变小。
电容器投切：投入电容器后Q将变小，U将变大，退出电容器后Q将变大，U将变小。
针对两者之间互相影响和变化的情况，AVQC的控制策略采用九域图（如图2）区域控制原理，通过母线的电压水平和变压器上面流过的无功功率确定在九域图中的运行区域，从而给出投切电容电抗器或者是升降变压器档位的方案。全局无功优化则从全网的角度出发，综合考虑整个网络中的电压和无功潮流的分布，并且可以比较准确地根据调节以后的结果来评估策略的优劣，从而根据评估结果给出控制策略。
2.3 AVQC的控制功能
2.3.1 AVQC有开环控制方式、人工确认方式和闭环控制方式三种控制模式，可以根据不同的运行情况，对控制方式进行选择。开环控制方式主要用于系统试运行阶段，系统在线监视电压和无功的运行区域，按照给定的控制策略给出相应的操作指示，然后由调度人员根据操作指示发出控制命令指令进行调节，计算机不直接发控制命令；人工确认方式，产生的操作指示在操作队工作站上显示，由操作人员进行确认，对于得到用户确认的，由计算机直接发控制命令，对于没有得到用户确认的，则放弃对设备的控制；闭环控制方式，系统在线监视电压和无功的运行区域，按照九域图控制原理给出相应的控制指令，然后由计算机直接发控制命令进行调节，调度人员不发出控制命令。
2.3.2 AVQC可以灵活地设置优先条件（电压优先、无功优先和综合控制）。电压优先是在给出调节策略的时候，如果不能同时满足电压和无功的要求，那么要优先满足电压的要求；无功优先则是要优先满足无功的要求；综合控制则要求同时满足电压和无功的要求，否则就不进行调节。
2.3.3 AVQC可以根据各分段母线上的电容器每天的投切次数实现循环投切。
2.3.4 AVQC具有完备的闭锁条件，对厂站、有载变压器、电容电抗器分别进行闭锁条件的检查。某些闭锁条件一旦生成，必须人工解除闭锁。
3 电压无功自动化控制应用效果
2011年底，六安农电公司所辖的22所变电站全部投入AVQC闭环运行，运行情况良好，与市调协调配合的上级35kV电源电压调节工作也十分恰当合理。通过对1年内运行情况的分析调查，取得了以下应用成果：有载调压变压器分接头开关动作次数相对减少，提高了设备的使用寿命，减轻了检修劳动强度；辖区受电功率因数显著提高，增加了无功补偿设备利用率，无功补偿设备的平均利用率达到80%以上，确保所辖变电站电容器组的合理投入；电能损耗明显减少，取得了明显的降损节能效益，该系统投运后电网线损率明显下降，降损节电效益显著；电压质量得到很大提升，电压合格率明显大幅度提高，平均合格率达到99%以上；调控运行人员劳动强度得到减轻，避免了人为误差，真正实现了全网无功电压实时控制，完善并提高了无人值班变电站自动化水平。
4 结论及建议
根据AVQC的实际应用情况，可以得出AVQC在县调运行中的应用十分成功，适应35kV及以下电网的发展需要，实现了县级电网的电压无功自动调节、合理优化。就此得出一些结论和建议：
（1）由于不进行电压无功优化计算，不存在软件不收敛问题，可以适应区域电网的异步数据，当电网数据不全或出现局部坏数据时，仍可以实现电网大部分区域协调控制，实用性大大增强。
（2）相比于在多个变电站的人工控制方式而言，基于AVQC系统的应用实现了电网的电压无功自动协调控制，使无功可以达到或接近最优，避免了人工调制不合理的情况发生，减轻了运行人员的劳动强度。
（3）可通过对电容器组进行改造，对无功负荷变化大的变电站实现电容器分组投切，进一步提高无功优化控制效率。
（4）针对远动信号通道误码率高、故障多的部分变电站，应结合年度计划，配合做好通信改造，将载波通信升级成光纤通信，使通道畅通，满足调度自动化主站系统发展需求，保证电网数据的准确传输和调控命令的准确执行。
（5）调控运行人员应定期对实施无功优化方案控制变电站进行跟踪分析，及时发现问题及时整改，使无功优化方案达到最佳状态。
参考文献
[1] 黄素娟，等.电压无功优化自动控制（AVQC）系统技术说明[S].国电南瑞科技股份有限公司，2003.
[2] 祝文澜，等.有关电力系统自动化调度AVQC策略[J].科技传播，2012，（20）.
[3] 苏义荣，等.基于调控单元划分策略的改进型九域图AVQC算法[J].电力系统自动化，2006，（2）.
[4] 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）.
[5] 李端超，等.安徽电网自动电压控制系统设计及实现[J].电力系统自动化，2004，（8）.
[6] 严浩军.变电站电压无功综合自动控制问题探讨[J].电网技术，2000，（7）.
作者简介：黄宏（1986-），男，湖北咸宁人，安徽六安农电有限责任公司电力调度控制中心助理工程师。
（责任编辑：秦逊玉）
关键词：电压无功优化；自动控制；电压合格率；AVQC
中图分类号：TM766 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-
1 概述
六安农电公司辖有22个35kV变电站，均采用主变有载调压和10kV电容器组作为调压和无功补偿的主要方法。主变有载调压和电容器组投切均由人工远方操作完成，工作量大，加之电压、无功变化随意性大，调控效果不甚理想。而电压的稳定对于保证居民经济生产、延长生产设备的使用寿命有着重要的意义，同时减少无功在线路上的流动，降低网损、经济供电又是每一个供电部门的目标，因此，改变现有调节方式，实现面向全网的电压无功优化的自动控制，不仅是提高电能质量满足用户需求的需要，更是电网安全、经济、稳定运行的需要。
电压无功自动控制系统（AVQC）是在南瑞科技调度自动化主站ON3000系统基础上进行功能扩展开发形成的。AVQC结构原理图如图1所示。该系统在主站端运行，借助调度自动化系统采集的电网数据和遥控遥调手段，按照一定的原理进行在线分析，然后通过计算机网络输出控制执行命令，自动或在人工监督模式下调节变压器分接头和投切电容器，使得输出电压以及无功功率在合格范围之内，从而达到保证用户供电质量和减少网络损耗的目的。
2 电压无功自动控制系统（AVQC）控制原理、策略及功能
2.1 AVQC控制原理
根据六安农电公司电网结构主要以35kV、10kV为主的特点，电压无功的自动控制主要通过自动控制调节35kV变电站主变有载分接头和投切10kV电容器组对站内10kV电压和无功进行调节，35kV电压主要通过对上级变电站电源点电压进行调节。
2.2 AVQC控制策略
变电站有载分接头的调节变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响，同样电容器组的投切对无功影响的同时也对电压起着一定的影响。
以一台变压器来分析一下各种情况下的电压与无功调节方式。
电压（U）取值于主变的变压器低压侧母线电压，无功（Q）取值于主变的变压器高压侧无功。
分接头调节：分接头上调后U将变大，Q将变大，分接头下调后U将变小，Q将变小。
电容器投切：投入电容器后Q将变小，U将变大，退出电容器后Q将变大，U将变小。
针对两者之间互相影响和变化的情况，AVQC的控制策略采用九域图（如图2）区域控制原理，通过母线的电压水平和变压器上面流过的无功功率确定在九域图中的运行区域，从而给出投切电容电抗器或者是升降变压器档位的方案。全局无功优化则从全网的角度出发，综合考虑整个网络中的电压和无功潮流的分布，并且可以比较准确地根据调节以后的结果来评估策略的优劣，从而根据评估结果给出控制策略。
2.3 AVQC的控制功能
2.3.1 AVQC有开环控制方式、人工确认方式和闭环控制方式三种控制模式，可以根据不同的运行情况，对控制方式进行选择。开环控制方式主要用于系统试运行阶段，系统在线监视电压和无功的运行区域，按照给定的控制策略给出相应的操作指示，然后由调度人员根据操作指示发出控制命令指令进行调节，计算机不直接发控制命令；人工确认方式，产生的操作指示在操作队工作站上显示，由操作人员进行确认，对于得到用户确认的，由计算机直接发控制命令，对于没有得到用户确认的，则放弃对设备的控制；闭环控制方式，系统在线监视电压和无功的运行区域，按照九域图控制原理给出相应的控制指令，然后由计算机直接发控制命令进行调节，调度人员不发出控制命令。
2.3.2 AVQC可以灵活地设置优先条件（电压优先、无功优先和综合控制）。电压优先是在给出调节策略的时候，如果不能同时满足电压和无功的要求，那么要优先满足电压的要求；无功优先则是要优先满足无功的要求；综合控制则要求同时满足电压和无功的要求，否则就不进行调节。
2.3.3 AVQC可以根据各分段母线上的电容器每天的投切次数实现循环投切。
2.3.4 AVQC具有完备的闭锁条件，对厂站、有载变压器、电容电抗器分别进行闭锁条件的检查。某些闭锁条件一旦生成，必须人工解除闭锁。
3 电压无功自动化控制应用效果
2011年底，六安农电公司所辖的22所变电站全部投入AVQC闭环运行，运行情况良好，与市调协调配合的上级35kV电源电压调节工作也十分恰当合理。通过对1年内运行情况的分析调查，取得了以下应用成果：有载调压变压器分接头开关动作次数相对减少，提高了设备的使用寿命，减轻了检修劳动强度；辖区受电功率因数显著提高，增加了无功补偿设备利用率，无功补偿设备的平均利用率达到80%以上，确保所辖变电站电容器组的合理投入；电能损耗明显减少，取得了明显的降损节能效益，该系统投运后电网线损率明显下降，降损节电效益显著；电压质量得到很大提升，电压合格率明显大幅度提高，平均合格率达到99%以上；调控运行人员劳动强度得到减轻，避免了人为误差，真正实现了全网无功电压实时控制，完善并提高了无人值班变电站自动化水平。
4 结论及建议
根据AVQC的实际应用情况，可以得出AVQC在县调运行中的应用十分成功，适应35kV及以下电网的发展需要，实现了县级电网的电压无功自动调节、合理优化。就此得出一些结论和建议：
（1）由于不进行电压无功优化计算，不存在软件不收敛问题，可以适应区域电网的异步数据，当电网数据不全或出现局部坏数据时，仍可以实现电网大部分区域协调控制，实用性大大增强。
（2）相比于在多个变电站的人工控制方式而言，基于AVQC系统的应用实现了电网的电压无功自动协调控制，使无功可以达到或接近最优，避免了人工调制不合理的情况发生，减轻了运行人员的劳动强度。
（3）可通过对电容器组进行改造，对无功负荷变化大的变电站实现电容器分组投切，进一步提高无功优化控制效率。
（4）针对远动信号通道误码率高、故障多的部分变电站，应结合年度计划，配合做好通信改造，将载波通信升级成光纤通信，使通道畅通，满足调度自动化主站系统发展需求，保证电网数据的准确传输和调控命令的准确执行。
（5）调控运行人员应定期对实施无功优化方案控制变电站进行跟踪分析，及时发现问题及时整改，使无功优化方案达到最佳状态。
参考文献
[1] 黄素娟，等.电压无功优化自动控制（AVQC）系统技术说明[S].国电南瑞科技股份有限公司，2003.
[2] 祝文澜，等.有关电力系统自动化调度AVQC策略[J].科技传播，2012，（20）.
[3] 苏义荣，等.基于调控单元划分策略的改进型九域图AVQC算法[J].电力系统自动化，2006，（2）.
[4] 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）.
[5] 李端超，等.安徽电网自动电压控制系统设计及实现[J].电力系统自动化，2004，（8）.
[6] 严浩军.变电站电压无功综合自动控制问题探讨[J].电网技术，2000，（7）.
作者简介：黄宏（1986-），男，湖北咸宁人，安徽六安农电有限责任公司电力调度控制中心助理工程师。
（责任编辑：秦逊玉）