1 实施AVC系统的必要性
随着芜湖电网改造的不断深入和用电负荷的快速增长及安徽省电网公司对芜湖地区电网无功、电压考核要求的不断提高，以往由人工操作无功补偿设备和手动调节主变压器有载调压开关已难以适应电网发展的要求。在实施AVC系统之前，芜湖电网所有变电站的电压调节和无功补偿设备的投、切都要依靠人工，调度人员在发现电压越限时凭经验进行调整，劳动强度大，调整不及时，而且没有进行实时优化，存在以下缺点：①调度人员需24h进行实时人工监视和遥控，工作量很大，给其他业务的处理带来压力;②运行人员凭经验进行调节，不能准确判断最为合理的调节方式，致使调节设备不能充分合理的利用，达不到优化无功补偿和充分降低网损的目的;③人工调节有考虑不周全、调控不及时的情况，会导致电压、功率的短时越限，降低合格率;④人工调节一般都是在某些时段进行集中调节，会引起全网功率因数的跳变和无功曲线的剧变，对电网运行不
综上所述，传统的无功电压就地控制方式一方面增加了运行人员的工作劳动强度，另一方面很难充分合理地利用现有电网的无功资源。无功电压管理工作直接关系到电网的安全稳定和经济运行水平，因此利用科技手段实现电网的自动电压控制，从根本上保证电网的安全和经济运行已成为必然趋势。为了解决上述缺点，满足地区无功潮流分层、分区和就地平衡的要求，实现调度管理的科学化，提高系统运行的稳定性和经济性，减轻调度人员的劳动强度，提高设备的使用寿命，使全网无功潮流流向最合理，实施自动电压控制(AVC)系统十分必要。 信息来自:输配电设备网
2 实施AVC系统的基本构想
实施AVC系统的基本构想是：该系统作为电力应用软件其中的一个模块，在调度自动化系统的主站端对各分站的母线电压和地区关口的无功进行监视，当电压或无功超出规定的限值时，AVC系统给出控制方案提示、报警或投切电容器，升降主变压器的分接头，使电压和无功恢复到规定的范围内。分站只需要基本的遥测、遥信、遥控和遥调功能即可实现对电压和无功的监控，不需要增添特殊的设备，以节省投资。 3 AVC系统的功能 信
3.1 AVC系统简介 信息来源:http://www.tede.cn
AVC系统通过监视本地区关口的无功和变电站的母线电压，在保证关口无功和母线电压合格的条件下进行无功电压的优化计算。通过改变电网中可控无功电源的出力、无功补偿设备的投切、变压器分接头的调整来满足安全经济运行条件，提高电压质量，降低网损。系统优化的目标为：关口无功合格、母线电压合格、优化网损，可计算出在当前电网运行状态和负荷水平下，满足安全经济运行时全网各有载调压变压器分接头的位置、各并联补偿电容器的投切状态。 3.2 AVC系统的控制模式 AVC系统具有2种控制模式：优化控制模式和分区控制模式。 信息来源:http://www.tede.cn
3.2.1 优化控制模式 信
在估计运行状态正常且量测合格率大于95%时，AVC系统使用优化控制模式。利用潮流计算的灵敏度分析功能，得到控制设备对母线电压、关口功率因数、网损的影响，同时考虑设备的操作费用，得到控制设备的调整综合指标，将调整综合指标进行排序来选择控制设备。通过对控制费用和控制综合指标模型的修改来决定无功电压优化控制设备的优先级和控制频度，实现无功电压的优化控制。
(1) 母线电压的校正控制。对监视点的电压进行监视，当出现电压越限时，根据优化计算的结果产生校正控制方案，通过并联补偿设备的投切和变压器分接头的调整来保证监控点的电压在规定的运行区间内。
(2) 功率因数的校正控制。对地区总加功率因数进行监视，当超过规定的运行范围时，根据优化计算的结果选择投切某些并联补偿设备来控制功率因数，保证电压变化不大，网损增加最少或减少最多。通过执行上级调度下发的功率因数指标来配合主网进行电压和无功的分层控制，提高主网发电机等设备的快速无功备用和主网的电压稳定性。
(3) 网损的优化控制。在电压和功率因数都合格的情况下，通过对设备的电压、网损、关口功率因数的灵敏度分析和综合调整指标来选择控制设备。对设备的控制保证电压合格，同时保证不会引起电压的太大变化。通过定义设备的调整费用来控制设备调整频度和调整优先级，引入动态规划的方法，采用经济评估来协调优化控制和设备安全之间的矛盾，真正解决了优化控制和设备安全之间的矛盾，可以完全摒弃原来用于保证设备安全的日调节次数限值、调节时段限制等。
3.2.2 分区控制模式
当状态估计合格率不高或系统量测不能满足计算要求时，切换到基于规则的分区控制模式。在分区控制模式下，用电压、功率因数(无功)的上下限值将控制区域分为16区，见图1，根据当前的运行状态属于哪一个区域采取相应的控制规则进行控制。 .cn
3.3 AVC系统的运行环境 信
AVC系统的运行要求调度自动化应用软件PAS基本模块已经安装并运行良好，状态估计合格率保持在较高水平，具有合理的外部网络等值，变电站具有四遥功能。 信息来自:输配电设备网
3.4 AVC系统的软硬件要求
芜湖电网AVC系统的硬件配置为一台AVC服务器，一台AVC工作站，它是利用计算机和通信技术，对电网中的无功资源以及调压设备进行自动控制，以达到保证电网安全、优质和经济运行的目的。软件所需的图形画面和电网参数通过SCADA数据转换接口和图形转换接口直接转换，控制环节的最终控制命令依靠SCADA下行通道命令执行。
4 AVC系统的具体实现 完整的AVC系统是一项复杂而庞大的系统工程，其复杂程度远大于AGC系统，需要各部门的紧密协作。芜湖电网AVC系统是依据《安徽电网地区供电公司自动电压控制AVC软件功能规范》和《安徽地区电网自动电压控制(AVC)系统实用要求及验收细则》，同时结合芜湖电网的实际情况，与山东积成电子股份有限公司合作开发研制的。积成公司的研发人员阅读了大量国内外关于无功电压优化控制的文献和资料，了解了国内外无功电压优化控制的理论和应用现状，对芜湖电网公司做出了一套AVC系统的实施方案。该方案采用目前广泛使用的潮流计算方法(PQ分解法)来计算各个设备对于电压、关口功率因数、网损的灵敏度，使用的数据来自PAS系统的状态估计模块，计算精度高。AVC系统的投运实现了基于安徽电网的无功优化闭环三级控制功能，其控制策略和控制原理简洁、实用，为提高电压合格率、降低电网损耗方面提供了可靠的技术支持。 芜湖电网实施AVC系统共投资约30万元，包括设备费、材料费、软件开发费、安装调试费、培训费与其他相关费用。该系统的具体实现实际上是分4个阶段进行的：
(1) 开环运行阶段：系统给出控制策略、方式，调度人员审查后由调度员下调令，变电人员执行。
(2) 半闭环运行阶段：系统对公司所辖的全部电容器产生控制策略后直接遥控执行，对主变压器分接头的调节实行系统给出控制策略，调度员下调令操作。
(3) 闭环运行阶段：系统产生控制策略后对电容器和有载调压变压器直接发遥控、遥调命令，执行控制。
(4) 与省调AVC系统闭环运行阶段：接收省调AVC系统下发的每个220kV变电所期望无功负荷指令以及其他相关数据，与省调实现联网闭环运行。
前两个阶段主要是验证算法，发现问题及时解决。建成后的AVC系统是在保证电网安全运行的原则下，引入控制费用模型，以电压、关口功率和网损为综合考虑因素，利用优化算法自动生成控制方案，对芜湖电网变电所的变压器和电容器进行在线闭环控制，达到提高地区电网电能质量、减少网损的目的，提高了地区电网运行的经济性。
5 AVC系统的应用情况 信
AVC系统实现了对芜湖地区电网调度直辖的12座变电所的母线电压和无功的优化控制，包括自动投切电容器和调节变压器的分接头。为使AVC系统更好地运行，芜湖供电公司紧紧围绕省电力调度中心下达的验收细则，明确各专业的工作界限、职责，加强运行管理，责任到人，并制定了《芜湖电网AVC系统运行管理规定》和相应的考核办法。
芜湖电网AVC系统的投运，从根本上解决了人工监控的弊病，不仅保证了电压、功率水平，还能够统筹考虑网损的降低，达到了预期的控制目标，以下为该系统的应用情况分析：
(1) 减轻了调度员的工作量，以往电压、无功的调节都由当值调度人员和变电值班人员24h监视控制，调节操作每天有6个时段，所花时间合计约达3h，而监视数据要求24h在线。使用该系统后，除非被调节设备被异常闭锁，所有的监控任务全部由软件完成，极大地减轻了调度员的工作量，提高了生产率。尤其在电网运行方式改变需进行正常操作时，可以使调度员集中精力处理主业务，减轻负担，对安全生产极为重要。
(2) 提高了电压合格率，表1为2005年1～10月AVC投运后与2004年～10月 AVC投入前的母线电压合格率比较表。
从表1可以看出，2005年芜湖电网随着AVC系统的使用，各级电压质量呈显著的提高，110kV母线平均电压合格率上升了6.34个百分点，35kV母线平均电压合格率上升了0.33个百分点，10kV母线平均电压合格率上升了0.14个百分点。 信息来源:http://www.tede.cn
(4) 使用该系统后，对于电网系统的无功调节是平滑进行的，不再出现无功在峰谷时段剧变的现象，对电网运行调度满足各行业用户的要求发挥了重要作用。特别是在迎峰度夏期间，由于AVC的电容器自动投切和优化投切，全网的功率因数均在合格范围内，即在高峰时段不低于0.95，低谷时段不低于0.9。 (5) 降低了网损，以往在什么情况下，应该调节哪个变电所的变压器分头位置或者投切哪一组电容器才能既保证电压合格又使全网损耗尽可能小，这个问题如靠人工是无法解决的。该软件对控制费用和风险费用进行了科学计算评估，比较各种方案后，可以发现在某些时段，变压器分接头调节比电容器投切更经济。于是在一些安全约束的限制下，适当增加变压器的调节，减少电容器的投切，本身的控制费用可降低，而且可减少网损。表2列出了2004年与2005年1～10月份的全网线损率的统计数据，可以看出2005年的线损率比2004年下降了0.25%，按2005年全省1～10月份供电量292364.5万kWh计算，可节约电量292364.5×0.25%=730.9万kWh。 信
(6) 操作方便、维护简单、界面友好。正常工作时，优化计算在后台运行，前台以表格形式动态显示根据优化计算结果发出的控制命令和执行情况，并将所有相关资料保存，供调度员查询。当电网中相关设备检修时，只要在SCADA系统中，挂上检修标牌，无功优化软件就不对该设备进行计算和操作。图形化的界面，无需阅读冗长的说明书，就能方便使用。
(7) 语音提示，解放调度员的双眼。系统在提出命令或建议时，不但会显示文字的提示，而且有真人语音报告，以提醒运行人员注意并做出适当的处理。
(8) 充分利用现有无功资源，通过合理投切各变电站的电容器，使无功资源的利用效率实现了最大化，大大降低了主网的电能损耗，为电网经济运行提供了可靠的技术支持。 (9) 提高了电网的稳定水平。通过AVC系统实现了无功再调度，较好地实现了逆调压，各级电压有效地被控制在合格范围内，并保证了高负荷时段电网电压保持在一个高水平，优化了系统潮流，从而降低了输电损耗，取得了直接的经济效益。 (10) 事故告警及自动闭锁，消除了调度员的顾虑，电网中出现不正常状态时，软件系统会自动闭锁。例如：系统接地保护、电容器的各种继电保护动作及系统中出现各种异常状态等，系统都会发出实时的告警信息，提醒运行人员注意和处理，并自动将相应设备可靠闭锁，防止误动。消除调度员担心在电网出现不正常的情况下，软件可能误动的顾虑。
综上所述，实施AVC系统以后，无功资源的利用效率实现了最大化，电压综合控制能力得到了可靠的技术保证，电网无功电压管理工作真正由传统经验型向智能化管理型转变，并取得了很好的效果。芜湖供电公司还要在此基础上继续加强SCADA系统的运行维护和PAS、AVC系统的管理，搞好SCADA系统的维护工作，完善基础数据的采集工作，保证各种数据采集的正确，为电网调度应用软件的日常工作提供坚实的基础。 6 结束语 随着SCADA系统的日渐完善成熟，遥测数据准确性的不断提高，遥控装置可靠性的不断增强，AVC系统必将发挥出越来越大的作用。该系统拓展了SCADA系统的功能，实现了在调度自动化系统的主站端对母线电压和关口无功的自动控制，相比单个变电所的电压自动调节装置，具有投资小、效益高的优点，适应电网自动化发展的趋势。
7 参考文献 [1]陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率.北京：中国电力出版社，2003.
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[3]唐寅生,李碧君.电力系统OPF全网最优无功的经济压差ΔUJ算法及其应用.中国电力，2000(9). [4]王梅义，吴竞昌，蒙定中.大电网系统技术.北京：中国电力出版社，1995.
作者简介： 黄晟(1977)女，助工，从事电力系统自动化工作，负责电网调度自动化系统运行维护及新技术的应用推广工作。 信息来自:输配电设备网
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