AVC系统在电力系统中浅析及应用

刘志辉 张建山

[摘要]自动电压调节器系统，以下简称“AVC”系统，在电力系统中的应用及组网形式.

[关键词]AVC;励磁调节器;无功功率;自动控制;潮流

1、引言

近年来，随着经济和科技的发展、计算机自动化设备的普遍应用以及高电压等级、大容量和跨区电网的迅速发展，用户对电压质量的要求越来越高，在现代超高压电网中，对系统电压和无功的要求越来越高，这就必须需要一种装置对这个系统内的机组进行统一、合理的调整，来满足用户对电压的需求，系统无功的储备，潮流的合理分配等。

2、电网运行中对无功功率的具体要求：

1）系统电压必须大于某一最低數值，以保证电力系统静态和暂态的运行稳定性，以及变压器带负荷调压分接头的运行范围和厂用电的运行;2）正常情况下，电网必须具有规定的无功功率储备，以保证事故后的系统电压不低于规定的数值，防止出现电压崩溃事故和同步稳定破坏;3）保证系统电压低于规定的最大数值，以适应电力设备的绝缘水平和避免变压器过饱和，并向用户提供合理的最高水平电压;4）大机组无功出力分配必须满足系统稳定的要求，单机无功必须满足P-Q曲线，保证机组安全运行;5）满足上述电压条件下，尽可能降低电网的有功功率损耗，以取得经济效益。发电机组励磁调节系统是电力系统中最重要的无功电压控制系统，响应速度快，可控制量大，无论是正常运行时保证电压水平和紧急控制时防止电压崩溃，都起着重要的作用。发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并通过机端变压器进一步影响到母线电压的高低，励磁电流的增减可通过改变励磁调节器（AVR）给定值实现。

3、AVC功能简介

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。

3.1AVC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。3.1.1优化控制模式。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。3.1.2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。

3.2AVC系统的运行环境

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。

3.3AVC系统的软硬件要求

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、电厂中AVC系统的构成

1）中控单元：考虑220kV及500kV两套AVC控制系统，主机即中控单元，分为220kVAVC子站、500kVAVC子站，分别通过光缆或网线至省调专用数据网交换机连接，接受省调下达的调控指令和子站状态的反馈信息。中控单元根据主站的增减磁命令，分析当时各台机组的运行工况，合理进行无功功率分配。2）RTU：负责的任务是采集主控母线电压，通过调度数据网传送至省调AVC主站，此数据是主站调控我厂机组增减磁的依据，使得此电压在当时系统运行工况下最优化。3）执行终端：各单元保护室的执行终端，通过光缆连接至中控单元，接受中控单元的调节指令再执行至AVR（励磁调节器）进行增减磁，同时执行终端也反馈AVR的运行状态至中控单元。

5、结束语

随着电网规模不断扩大，电厂AVC系统的投入及普及，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。