自动电压控制（AVC）系统控制策略的研究与应用苏勇

自动电压控制（AVC）系统控制策略的研究与应用苏勇

苏勇韩梁许靖

（国网山东即墨供电公司山东即墨266200）

摘要：AVC是一项先进的系统控制技术，是电网电压无功控制发展的最新成果。本文在分析AVC基本原理以及AVC设计实现的基础上，分析探讨AVC控制策略。

关键词：自动电压控制AVC；无功电压

引言

目前我国的无功电压自动控制主要有两种模式，一种是基于变电站的AVQC分散式控匍系统，另一种是基于调度中心自动化系统遥控、遥调的集中式控制系统。不论是哪一种控制模式其基本控制策略都是一致的，当无功补偿不能满足上级或本级关口功率因数要求时，AVC系统进行计算，给出方案投切容量适当的无功电容器补偿装置，对功率因数进行校正以便功率因数达到基本考核指标。随着无功负荷的变化，再次出现关口功率因数越限时计算再投切相应的电容器，一旦检查电容器容量不合适，就判定为系统无可投或可切容量。

1.AVC原理介绍

发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电压发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减。励磁电流的改变则是通过调整励磁调节器的给定值来实现的。

中调AVC主站每隔一段时间对网内具备条件的发电机组下发一个无功目标指令，发电厂侧通讯数据处理平台同时接收主站的无功指令和远动终端采集的实时数据，经过综合运算处理后，将数据通过现场通讯网络发送至YC-2008无功自动调控装置。YC-2008装置经过计算，并综合考虑系统及设备故障以及AVR各种限制，闭锁条件后，给出当前运行方式下，在发电机能力范围内的调节方案，然后想励磁调节器发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其机组无功和母线电压维持在中调下达的母线电压指令或（无功指令）附近。AVC控制目标是在最小范围内保证无功平衡，尽量减少无功在线路上的传输，最大程度降低网损。

2.省级电网AVC系统的全局控制

一级控制为发电机励磁系统，它是一种单元控制，控制时间常数一般为毫秒秒级。在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值来补偿电压快速和随机的变化，其作用是保证机端电压等于给定值。

二级控制为发电侧AVC子站系统，它属于厂内站的本地控制，时间常数约为秒分钟级，控制的主要目的是协调本地的一级控制器，保证高压侧母线电压或全厂总无功等于设定值，如果控制目标产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规律改变一级控制器的设定值。

三级控制为AVC主战系统，这时省网全局控制，时间常数约为分钟小时级，它以全系统的安全、经济运行为优化目标，给出各厂站的优化结果，并下达给二级控制器，作为二级控制器的跟踪目标。

在分级控制系统中，每一级都有其各自的目的，底层接受上层的控制信号作为自己的控制目标，并向下一层发出控制信号。其中，一级控制作为发电机的一种控制手段，已经得到比较广泛的应用，而二级电压控制和三级电压控制则是AVC系统的主要工作。

特别需要指出的是，二级控制在整个分级控制模型中有承上启下的作用，是非常重要的一环。它的任务是以某种协调的方式，根据电厂当前运行状态的变化重新设置本地各一级控制器的设定值，以维持整个AVC系统的连续可靠运行。

3.AVC设计的实现

AVC作为一个应用与SCADA/EMS平台一体化设计，直接获取SCADA实时数据和PAS网络结构，综合分析计算得出控制方案并对全网电压无功控制设备进行协调控制。

3.1安全性设计

AVC对电压无功调节设备直接进行遥控，与一般调度自动化软件相比，安全性措施就显得十分重要。当AVC处于闭环方式运行时，该闭环控制系统输入输出环节安全可靠性将受到误差或“噪声”等诸多干扰。AVC根据一体化SCADA平台提供的全面信息，考虑了足够有效的安全措施，主要包括以下几个方面：

（1）系统投运安全策略：本着循序渐进的原则将电网中各厂站逐步接入，控制状态分级设置并可以设置到调压设备；根据实际情况，自控接入可以采取开环或闭环控制方式，初期采用开环方式运行，可以人工干预来优化或确认控制方案，待该厂站运行稳定、正确、可靠后在接入闭环运行。

（2）数据处理安全策略：对从SCADA系统获取的数据进行衍生数据处理，处理方法有质量检验、数字滤波、遥测误差校正、误遥信检测等。

（3）控制设备安全策略：考虑被控制设备当前状态、安全运行条件、动作次数和使用寿命，按照安规、运规调节变压器分接头或投切电容器。

（4）异常事件处理安全策略：系统能够自动处理电压无功控制中的大量异常事件并进行可靠闭锁；AVC处理的异常事件有变压器调节拒动、变压器调节滑档，10kV母线单相接地、电容器开关遥控不成功、电容器开关检修、电容器开关保护动作等。

（5）软件设计安全策略：为保证遥控安全可靠，遥控接口进行附加条件判断，只有电容器开关或变压器分头才能进行远方自动调节，其他点全部闭锁；AVC系统可实现进程分布式配置，一般采用双机热备用方式，保证系统不间断运行；AVC系统为保证软件使用的安全性，对于当前登录的客户，在修改软件系统参数时，将要求输入密码进行验证，软件还自动记录参数修改操作，起停软件主进程时，软件也将进行记录。

3.2系统构架设计

AVC适用于单电源或多电源供电网络，它借助地、县级调度自动化系统“四遥”功能，利用计算机技术和网络技术，对实时数据在线进行分析和计算，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，集中管理和集中控制，实现全网无功电压优化运行闭环控制，以实现全网网损尽量小、各节点电压合格率尽量高、调压装置和无功补偿设备动作次数尽量合理的地区电网电压无功优化控制。

3.3进程配置

AVC软件作为EMS系统的一个应用，可配置在EMS系统任何一台非服务器节点上，配置主备节点互为热备用，其它节点作为客户端具备浏览功能，可用作监视管理和观摩演示。

AVC可实现多操作中心同一控制，并且实现信息分层、操作分控。AVC主程序只须在服务器上运行，而不受限制于物理上的多操作中心。AVC系统配置于调度中心主站端，先对电网进行“软”的电气区分并分析计算，再将调节措施发送给各物理分区的操作中心。操作中心工作站作为客户端可访问AVC服务器，其访问信息如AVC控制措施、投退操作等仅与该操作中心所属厂站相关，其余厂站信息则被筛选和屏蔽。

4.AVC控制策略分析

某个关口下如果有多个容量悬殊的电容器装置，无功电压自动控制（AVC）系统在优化计算，投切电容时，按照其原有的控制策略，所出调解方案有时不够合理。

例如：某个关口下两台容量大小不同的电容器装置，分别为9.6MVAR、3.6MVAR。

在即将进入高峰期时段时，关口负荷为：S=20+j7.0（MVA），此时功率因数小于基本考核指标，需要投入电容器进行无功功率补偿校正该关口功率因数降低损耗。AVC系统进行计算，给出优化调整方案：投入3.6MVAR。补偿后S=20+j3.4（MVA），校正后功率因数达到0.988，满足功率因数指标要求。

当负荷变化，需要切除补偿电容器时，也可能遇到类似的现象。如果AVC系统能够将大小电容器投入顺序进行调整，就能够有效的避免上述现象的发生。

结束语

AVC的实施，能够保障电力系统和机组安全稳定运行、保证电压质量、减少电网有功损耗、减轻运行人员劳动强度。按照上述方案实施无功自动补偿，可以单纯的为了补偿而补偿到补偿与优化相结合，充分合理的利用无功补偿装置，最大限度的提高了无功补偿电容器的运行补偿时间，从而提高电压水平。

参考文献：

[1]赵文博.地区电网AVC系统的设计及实现.自动化应用，2010（05）.

[2]王永平.自动电压控制技术（AVC）在电网中的应用研究【J】.技术与市场.