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摘 要 桂林电网正在逐步将需要监控人员手动调节无人值班变电站电压和无功的控制模式改造成基于调度集控一体化的无功电压自动控制AVC（Automatic Voltage Control）系统。桂林电网的AVC系统较好地适应了桂林地区电网的控制和管理模式，实现了提高电压合格率和无功控制分层分区平衡的基本目标。本文阐述了AVC系统在桂林电网的建设思路和应用特点，分析了AVC系统的控制策略，介绍了桂林电网建设和管理AVC系统过程中发现的一些问题和经验。
关键词 自动电压控制；控制策略；建设
中图分类号 TM761 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0144-02
电力系统的电压水平与无功状况密切相关，在线路上流动的无功功率越大，电压的损失就越大，电网的有功功率损耗也越大。因此，可以通过对无功功率的自动控制来实现电压自动控制和网损的降低。自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）就是一个通过控制电网的无功电源（一般是电容器和电抗器）及变压器分接头来实现电压和无功自动控制的系统，目前已在许多国家和地区得到应用。
1 桂林电网的调度监控模式及AVC系统建设的必要性
桂林供电局系统运行部，肩负着桂林市五城区及十二个县共52个变电站。其中主网调度监控人员负责对9个220 kV和32个110 kV无人值班变电站的监控，由于对电压和无功的控制还采用手动调节，存在明显缺点，主要有：1）增加了监控人员的劳动强度，易发生人为失误；2）调节不及时，调整水平靠经验决定；3）不能从全网优化角度考虑，只是局部的控制。所以需要建立一套AVC系统，自动实现在满足电压各种运行约束条件的同时，利用操作尽量少的无功补偿设备，最大限度地改善电压质量，减少有功传输损耗；实现无功分层平衡，降低变压器损耗；保证无功分区甚至就地平衡，降低线路损耗；同时减轻监控人员的劳动强度。
2 桂林电网AVC系统结构
桂林电网AVC与OPEN-3000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。
桂林电网AVC系统主要有三个模块构成（如图1）：自动电压调整程序（AVC_MAIN）、遥控程序（DO_CTLS）和报警程序（AVC_ALM）。AVC_MAIN通常只运行在PAS节点上，它从SCADA获得电网的实时运行状态，根据分区调压原则，对电网电压进行监视，发现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时，将调节措施交给SCADA的遥控程序，执行变压器的升降和电容器的投切，遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节，电压无功自动控制系统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。报警程序负责显示自动调压程序提出的调压建议和遥控程序所做的自动调压措施。
3 桂林电网AVC控制策略
根据无功平衡的局域性和分散性，AVC对地区电网电压无功分层分区控制，使其自动控制在空间上解耦。AVC数据库模型定义了厂站、电压监测点（母线）、控制设备（电容器、变压器）等记录。基于OPEN3000一体化SCADA/EMS平台，AVC从SCADA中获取电网实时量测数据，从网络建模中获取设备参数及其物理关系，并根据网络拓扑实时跟踪方式变化，进行动态分区，以220kV枢纽变电站为中心，将整个电网分成若干彼此间无功电压电气耦合度很弱的区域电网，然后在区域电网中，对各变电站进行全局优化协调控制，综合区域级协调控制和变电站级九区图原理控制的优点。采用如下控制策略：当区域内个别变电站电压需要调节时，首先调节该变电站电压。如果区域内变电站电压都处于合格范围内，根据区域电压质量统计结果，当该区域电压普遍偏高（低）时，考虑启动区域调节设备（一般为电容器）进行区域电压调节。
4 安全策略
AVC系统的安全策略采用的是事件触发-闭锁的机制。AVC系统以SCADA系统发来的相关信号或量测值作为判据，当相关信号或量测值与AVC的闭锁量相符时，暂时闭锁AVC。设备闭锁逻辑是设备动作与否的前提条件，若设备闭锁逻辑成立，即使AVC策略成立，设备也应该被闭锁。
5 桂林电网AVC系统建设现状
桂林供电局采用南瑞科技OPEN-3000自动化系统的AVC功能模块，对AVC系统的建设采用了以下三种运行状态采取循序渐进的方式实现：
1）开环运行。开环运行时，按照要求设定厂站控制、母线控制、变压器电容器控制、时段设置等参数。将厂站设为开环状态，将被控厂站所有出现的告警和保护信号复归，将被控对象都置为投入状态，AVC对被控对象进行分析计算给出调压建议，不下发控制指令，提示监控人员对其进行人工操作。
2）闭环接口测试。厂站开环运行一段时间，调压建议符合现场实际，再考虑将该站接入闭环运行，投入闭环运行之前需做闭环接口测试。在数据库avc遥控关系表增加被控对象，核对主变和电容器开关的遥控点号，将被控对象运行模式设置为测试态。设置电压稳定误差，使母线电压人为越限，观察系统发出的测试建议，在弹出的小窗口确认遥控点号和控制设备是否正确，遥控预置成功以后进行人工确认操作。
3）闭环运行。闭环接口测试后将厂站电压稳定误差置为0，将自动控制置为是，将AVC遥控关系表中该厂站的记录运行模式改为运行态，由AVC软件给出控制策略，直接向调度自动化系统的前置机发送控制指令，正式进入闭环运行。
经过以上三种运行状态对单个变电站所有主变和电容器进行逐一测试调节到最后投入闭环运行、从110 kV变电站到220 kV变电站的发展过程。通过一年多的分析和测试，目前已有31个无人值班变电站投入AVC闭环运行。
6 桂林AVC系统建设中存在的问题
目前桂林电网存在个别比较老旧的变电站，有的10 kV侧刀闸位置没有接入遥信，只能通过人工置数等处理手段完成调试，AVC闭环投运后监控人员要在变电站巡检人员到站内巡视时与之确认10 kV电容器两侧刀闸的遥信状态，通过人工置数刀闸位置来完成AVC的正常运行。有的变电站35 kV侧接入了小水电，当小水电上网时，倒送无功到大网，功率因素大概在0.6到0.8之间，存在35 kV母线电压偏高，10 kV侧投上所有电容器而母线电压仍旧偏低的情况，此时出现既不能调档，也不能投切电容的情况，已建议将存在以上情况的变电站主变中压侧档位调低1档。
虽然AVC通过设置关联SCADA保护信号，可检测到设备的保护动作并自动闭锁对该设备的控制，但有个别变电站保护信号漏报严重，或是由于通道、装置问题保护信号发出后主站端要十几分钟才能收到，此时AVC启动闭锁程序已经失去了意义，这些隐患给AVC系统的安全运行带来了潜在的危险。
7 结束语
AVC的投入运行，桂林电网10kV母线电压合格率达到了99.99%，提高了220 kV主变下关口功率因数，主网调度监控人员调压工作量下降为原来的25.3%。AVC系统在桂林电网的成功应用，为地区供电局电网调度由经验型向智能型转变提供了科学的依据，为调度自动化的发展开辟了广阔空间。
参考文献
[1]董培贤.无功电压自动控制（AVC）系统[J].农村电气化，2010，12.
[2]危国恩，黄欣.地区电网AVC系统风险分析及对策初探[J].广州.
作者简介
朱建临（1974—），女，汉族，广西贺州人，工程师，桂林供电局电力调度控制中心自动化班。
关键词 自动电压控制；控制策略；建设
中图分类号 TM761 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0144-02
电力系统的电压水平与无功状况密切相关，在线路上流动的无功功率越大，电压的损失就越大，电网的有功功率损耗也越大。因此，可以通过对无功功率的自动控制来实现电压自动控制和网损的降低。自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）就是一个通过控制电网的无功电源（一般是电容器和电抗器）及变压器分接头来实现电压和无功自动控制的系统，目前已在许多国家和地区得到应用。
1 桂林电网的调度监控模式及AVC系统建设的必要性
桂林供电局系统运行部，肩负着桂林市五城区及十二个县共52个变电站。其中主网调度监控人员负责对9个220 kV和32个110 kV无人值班变电站的监控，由于对电压和无功的控制还采用手动调节，存在明显缺点，主要有：1）增加了监控人员的劳动强度，易发生人为失误；2）调节不及时，调整水平靠经验决定；3）不能从全网优化角度考虑，只是局部的控制。所以需要建立一套AVC系统，自动实现在满足电压各种运行约束条件的同时，利用操作尽量少的无功补偿设备，最大限度地改善电压质量，减少有功传输损耗；实现无功分层平衡，降低变压器损耗；保证无功分区甚至就地平衡，降低线路损耗；同时减轻监控人员的劳动强度。
2 桂林电网AVC系统结构
桂林电网AVC与OPEN-3000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。
桂林电网AVC系统主要有三个模块构成（如图1）：自动电压调整程序（AVC_MAIN）、遥控程序（DO_CTLS）和报警程序（AVC_ALM）。AVC_MAIN通常只运行在PAS节点上，它从SCADA获得电网的实时运行状态，根据分区调压原则，对电网电压进行监视，发现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时，将调节措施交给SCADA的遥控程序，执行变压器的升降和电容器的投切，遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节，电压无功自动控制系统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。报警程序负责显示自动调压程序提出的调压建议和遥控程序所做的自动调压措施。
3 桂林电网AVC控制策略
根据无功平衡的局域性和分散性，AVC对地区电网电压无功分层分区控制，使其自动控制在空间上解耦。AVC数据库模型定义了厂站、电压监测点（母线）、控制设备（电容器、变压器）等记录。基于OPEN3000一体化SCADA/EMS平台，AVC从SCADA中获取电网实时量测数据，从网络建模中获取设备参数及其物理关系，并根据网络拓扑实时跟踪方式变化，进行动态分区，以220kV枢纽变电站为中心，将整个电网分成若干彼此间无功电压电气耦合度很弱的区域电网，然后在区域电网中，对各变电站进行全局优化协调控制，综合区域级协调控制和变电站级九区图原理控制的优点。采用如下控制策略：当区域内个别变电站电压需要调节时，首先调节该变电站电压。如果区域内变电站电压都处于合格范围内，根据区域电压质量统计结果，当该区域电压普遍偏高（低）时，考虑启动区域调节设备（一般为电容器）进行区域电压调节。
4 安全策略
AVC系统的安全策略采用的是事件触发-闭锁的机制。AVC系统以SCADA系统发来的相关信号或量测值作为判据，当相关信号或量测值与AVC的闭锁量相符时，暂时闭锁AVC。设备闭锁逻辑是设备动作与否的前提条件，若设备闭锁逻辑成立，即使AVC策略成立，设备也应该被闭锁。
5 桂林电网AVC系统建设现状
桂林供电局采用南瑞科技OPEN-3000自动化系统的AVC功能模块，对AVC系统的建设采用了以下三种运行状态采取循序渐进的方式实现：
1）开环运行。开环运行时，按照要求设定厂站控制、母线控制、变压器电容器控制、时段设置等参数。将厂站设为开环状态，将被控厂站所有出现的告警和保护信号复归，将被控对象都置为投入状态，AVC对被控对象进行分析计算给出调压建议，不下发控制指令，提示监控人员对其进行人工操作。
2）闭环接口测试。厂站开环运行一段时间，调压建议符合现场实际，再考虑将该站接入闭环运行，投入闭环运行之前需做闭环接口测试。在数据库avc遥控关系表增加被控对象，核对主变和电容器开关的遥控点号，将被控对象运行模式设置为测试态。设置电压稳定误差，使母线电压人为越限，观察系统发出的测试建议，在弹出的小窗口确认遥控点号和控制设备是否正确，遥控预置成功以后进行人工确认操作。
3）闭环运行。闭环接口测试后将厂站电压稳定误差置为0，将自动控制置为是，将AVC遥控关系表中该厂站的记录运行模式改为运行态，由AVC软件给出控制策略，直接向调度自动化系统的前置机发送控制指令，正式进入闭环运行。
经过以上三种运行状态对单个变电站所有主变和电容器进行逐一测试调节到最后投入闭环运行、从110 kV变电站到220 kV变电站的发展过程。通过一年多的分析和测试，目前已有31个无人值班变电站投入AVC闭环运行。
6 桂林AVC系统建设中存在的问题
目前桂林电网存在个别比较老旧的变电站，有的10 kV侧刀闸位置没有接入遥信，只能通过人工置数等处理手段完成调试，AVC闭环投运后监控人员要在变电站巡检人员到站内巡视时与之确认10 kV电容器两侧刀闸的遥信状态，通过人工置数刀闸位置来完成AVC的正常运行。有的变电站35 kV侧接入了小水电，当小水电上网时，倒送无功到大网，功率因素大概在0.6到0.8之间，存在35 kV母线电压偏高，10 kV侧投上所有电容器而母线电压仍旧偏低的情况，此时出现既不能调档，也不能投切电容的情况，已建议将存在以上情况的变电站主变中压侧档位调低1档。
虽然AVC通过设置关联SCADA保护信号，可检测到设备的保护动作并自动闭锁对该设备的控制，但有个别变电站保护信号漏报严重，或是由于通道、装置问题保护信号发出后主站端要十几分钟才能收到，此时AVC启动闭锁程序已经失去了意义，这些隐患给AVC系统的安全运行带来了潜在的危险。
7 结束语
AVC的投入运行，桂林电网10kV母线电压合格率达到了99.99%，提高了220 kV主变下关口功率因数，主网调度监控人员调压工作量下降为原来的25.3%。AVC系统在桂林电网的成功应用，为地区供电局电网调度由经验型向智能型转变提供了科学的依据，为调度自动化的发展开辟了广阔空间。
参考文献
[1]董培贤.无功电压自动控制（AVC）系统[J].农村电气化，2010，12.
[2]危国恩，黄欣.地区电网AVC系统风险分析及对策初探[J].广州.
作者简介
朱建临（1974—），女，汉族，广西贺州人，工程师，桂林供电局电力调度控制中心自动化班。