基于自动电压控制AVC系统在电网中的应用研究

张小花

（广东电网有限责任公司河源供电局 广东 河源 517000）

摘 要：在智能电网快速发展的背景下，要构建和完善电网自动电压控制，即AVC系统，它可以实现对电网的自动化无功电压控制，保障电网的安全、经济而优质高效运行，文章详细分析自动电压控制AVC系统在电网中的应用。

关键词：AVC系统；控制策略；调度；优化措施

引言

随着社会的不断发展，安全、经济、优质和高效成为电网企业的目标，在这个目标的实现过程中，对电网的无功电压控制是最为关键的一环，而目前的电网电压控制系统是由分散的控制器构成，不能实现系统的、全局性的控制和协调，导致电压合格率较低、调度及监控

的工作量较大、难度较高等问题，这些无功电压的不合理流动状态，在一定程度上产生了较多的电网损耗，制约了电网的智能、安全运行。为了保障电网的安全、稳定、经济运行，需要对电网无功电压实现优化控制，构建AVC系统并加以完善，从而满足人们对电能质量的需求，全面提升电网的自动化控制和调度水平。

1 AVC系统的概念

AVC系统也即智能化无功电压控制系统，它是基于能量管理系统——EMS之上，对智能电网实施实时运行状态下的数据控制，并提出最佳的无功电压调整方案，自动下达给各个子站点，在连续而闭环的状态下实现对电压的控制与调节，实现了在线生成、实时下发、闭环控制一体化控制。这一自动化系统是高智能的自动化软件应用，科学而合理地进行闭环控制与优化，为各个区域站点的无功电压稳定运行奠定了重要的技术基础。

AVC系统是项复杂的工程，AVC功能是通过对地区电网实时无功电压运行信息的采集、监视和计算分析，在满足电网安全稳定运行基础上，控制电网中无功电压设备的运行状态，与上下级调度协调控制，维持电压运行在合格范围内，实现优化无功分布，降低电网损耗，提高系统稳定性的目的。AVC系统工作原理流程如图1所示。

2 AVC系统基本调整策略

为了进一步提升地区电网AVC系统运行水平，在保证各级电压合格率的前提下，实现无功分层分区平衡，降低网损，减少无功补偿设备动作次数，延长设备使用寿命。

当地区电网内各级变电站电压处在合格范围内时，系统控制电网内无功功率流向合理，达到无功功率分层分区就地平衡，提高受电变电站的功率因数。相同电压等级不同变电站电容器组根据计算决策谁优先投入。相同变电站不同组电容器根据计算决策谁优先投入。当变电站母线电压超上限时，先降低主变压器分接开关档位，如达不到要求再切除电容器；当变电站母线电压超下限时，先投入电容器，达不到要求时，再提高主变压器分接开关档位。如果本级变电站无调节手段，则考虑调节上级变电站设备。

3 AVC系统策略优化措施

针对目前AVC系统运行现状，根据AVC系统策略优化指导原则，结合不同变电站的负荷特点，研究制定地区电网AVC系统控制优化措施。

a.研究变电站季节负荷特性，在每天负荷爬升及负荷回落时段采取如峰谷时段设置稍早于负荷爬升或回落时间、适当修改电压限值等措施，提前投退电容器，减少被动调整次数。

b.对负荷波动较大变电站，将AVC控制策略细分多个时段，負荷变化平缓的时段少分配分头、电容器动作次数，负荷变化较大的时段多分配动作次数。

c.对中低压侧电压调整无法兼顾的110kV变电站，优先保证10kV母线电压调整质量，适当放宽35kV母线电压限值（不超过电压合格范围），避免出现分头或电容器的连续反调。

d.全天功率因数按照上限控制，减少低谷期间电容器的投切次数。

e.修改中压侧母线电压主要靠分头调节的控制策略，在电压及功率因数不越限的前提下优先投切电容器，减少主变压器分头动作次数。

f.适当放宽无功反送限值，减少因无功反送限制造成电容器无法投入被迫调整主变压器分头的情况。

g.避免电容器在短时间内连续投切，规定同一组电容器两次调节时间间隔不得少于15min。其中：主变压器动作时间间隔300s；电容器动作时间间隔350s；判拒动时间间隔24s。采样次数为3次，采样周期为20s。

4 优化效果

4.1 总体效果

AVC系统闭环运行后，整体运行良好，系统能够正确判断区域电压、无功情况，能够按照分层分区、就地平衡的原则进行合理的调整操作。AVC系统以电网的有功功率损耗最小为目标，通过带负荷调压变压器分接头档位和电容器组投切的闭环控制，实现了潮流和电压分布的最优控制；最优控制中能考虑到变压器分接头档位的上下限、可投切电容器的容量、线路和变压器的容量限制等因素，以及一天中各变压器分接头档位调节和各电容器组投切总次数的限制。AVC系统优化了电网运行、无功控制、提高了电网电压合格率、降低了网损。

4.2 局部效果

某地区共有128个A类电压监测点，A类电压合格率占城市综合电压合格率指标比重的50%，通过定期排查电压越限和AVC异常动作的变电站，观察总结母线电压变化特点和AVC动作次数分布特点，筛选由于AVC策略设置不恰当导致设备动作异常的变电站，分成中低压电压不匹配、动作次数分布不合理2种情况分别设置特殊的电压限值和动作时间段（特殊策略），弥补AVC全局策略的不足，提升电压合格率。以A类电压监测点110kV某站10kVⅡ段母线为例，调整AVC策略前执行全局策略，主变压器分头和电容器开关在高峰时段动作6次，低谷时段动作2次，电压范围为低谷时段10.15～10.55kV，高峰时段为10.25～10.65kV。由于本站带工业负荷为冲击性负荷，导致电压波动较大。受峰谷电价的影响，冲击性负荷主要集中在负荷低谷时段。故执行全局

策略低谷时段动作次数不能满足要求，电压范围也受限制，容易造成中、低压侧电压不匹配，从而造成10kVⅡ段电压部分时段越限。经过分析和试运行，将AVC动作次数和电压限值重新调整，调整后的AVC特殊策略如表1所示。

按照调整后AVC特殊策略执行的电压曲线如图2所示，可以看出电压无越限，提升了电压合格率。

5 结束语

自动电压控制系统即AVC系统在安全性和经济性方面都具有明显的优势，可以同时保证系统和电网的安全性和实现闭环经济性控制。自动电压控制系统可以同时达到电压质量最优以及网损最小的要求。AVC系统承担了电力系统自动调度的主要职责，帮助实现了电压调度过程的自动化。随着技术的进步，SCADA系统逐渐完善和成熟，遥测数据的准确率越来越高，遥控装置越来越可靠，AVC系统一定会发挥更大的作用。自动电压控制系统更好地满足了电网自动化发展的要求。AVC系统在智能电网的成功应用，为电力企业带来了显著的社会效益和经济效益，促进了电网调度由经验型向分析型、经济型发展，开拓了调度自动化的发展空间。

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