解析自动无功电压控制系统

电压的稳定对于保证国民经济的生产，延长生产设备的使用寿命有着重要的意义，而减少无功在线路上的流动，降低网损经济供电又是重要目标，因此随着负荷的波动对电压与无功调节需求往往很频繁，如果由人工进行调节干预，则一方面增加监控运行人员的负担，另一方面靠人工去判断操作很难做到调节的合理性。

自动无功电压控制（AVC）系统是从全网角度分层、分区对电压和无功进行协调优化控制，从PAS网络建模获取设备及网络模型、从SCADA获取实时采集数据并进行在线分析和计算，在确保安全稳定运行的前提下，对全网无功电压状态进行集中监视和分析计算，从全局的角度对有载调压变压器分接头、可投切容抗器等无功电压设备进行集中监视、统一管理和在线闭环控制，实现电网所有无功装置自动调节，是保证全网电压合格率、降低调度集控人员劳动强度、提高系统电压稳定控制水平和电网运行经济性的有效技术手段。 1、AVC系统应用的必要性

由于电压调节的管理模式一直沿用着传统的地域分散控制形式，所以现在电网结构逐渐的表现出一系列的弊端，主要的问题有：

（1）一部分变电站的母线电压控制依靠调度监控人员的人工调节，运行人员需要时刻监视系统电压情况，并进行人工调整，工作强度大，阶梯性调节无渐变性会造成电网电压波动大，造成变电站的电压合格率较低。

（2）一部分变电站靠站内VQC装置自动调节。由于VQC装置只对本站内10kV母线电压进行控制，如果要实现全部变电站的10kV母线电压自动控制,每个变电站都需要安装一套，建设所需要的资金量和人工非常大，而且VQC装置只能保证本站内的母线电压不会越限，无法从全网优化角度考虑，其全面推广应用有较大的局限性。

（3）电厂之间，由于各电厂只关注自身母线电压，没有从全局角度协调无功分配，造成不必要的有功损耗。各厂、站无功电压控制没有进行协调，造成电网运行不经济。 AVC系统投入后可以有效的抑制上述问题：

（1）无需人为监视调节，消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度。AVC电压调节比手动调节更加频繁，使电压缓慢变化减小电压波动。

（2）AVC系统是基于主站系统实现，不需要增加任何硬件设备，通过软件功能开发和集成从而实现区域电压无功优化控制。

（3）AVC系统从全局对电网无功潮流和发电机组无功功率进行协调控制，实现电厂母线电压和无功功率的自动调控，合理协调电网无功分布，以保证电网安全稳定运行，提高电压质量和减少网损。 2、AVC与VQC的比较

VQC的目的是自动控制变电站的电压和无功以满足经济运行的要求。控制方法通常采用改变主变分接头档位和投切电容器组来改变系统的电压和无功。目前，在国内运行的电压无功综合控制装置（VQC）大多是按照测量电压和无功控制法的控制原理设计的。

本质上AVC与VQC装置都是电压、无功自动控制设备，变电站端电压无功控制原理是相似的。VQC只是AVC功能的一部分，AVC系统可以实现VQC的全部功能，并且可以部署到集控站和调度主站，实现全网和区域电压、无功自动控制策略。但是AVC与VQC相比有很多的优势，VQC装置安装在变电站，其无功的调节和电压只能在局部调节，没办法达到电网全局的

最优。而在调度端安装的AVC已经在很多地区广泛使用。AVC是从整个电网的角度，通过利用电网的实际运行数据，让控制代价为最小，达到全网的最优，在改善各个节点间的电压的同时减少了网损，使得变电站从单独控制变为集中控制，电网无功从就地补偿、就地平衡变为优化补偿、分层平衡，该工作极大地提高了电网的安全、经济运行水平和运行质量。 3、AVC系统的构成

AVC系统由三个主要模块构成：自动电压调整程序（AVC_MAIN/AVC_SEND）、遥控程序（AVC_YK_OP）和报警程序（AVCALM）。AVC_MAIN为核心模块,其作用是从SCADA应用获得电网的实时运行状态，并根据分区调压原则，对电网电压进行监视，发现电压异常时生成相应的调节措施。当系统处于闭环状态时，AVC_YK_OP将调节措施交给SCADA的遥控程序，执行变压器的升降、电容器或电抗器的投切。AVCALM负责显示由AVC_MAIN提出的调压建议和AVC_YK_OP所做的自动调压措施。 信息流向：

4、AVC系统的控制策略

控制策略保证了AVC控制的有效性。AVC系统的控制策略包括：电压无功综合优化控制，区域电压优化控制，无功分层分区平衡控制。

AVC控制设备对象是变电站有载调压主变分接头和电容器，变压器和电容器的协调配合，提高电容器投入率，实现电压无功综合优化。电容器投切时进行电压预算，避免电压投切振荡。考虑负荷曲线动态特性，减少设备动作次数。

当区域内无功分布合理，但厂站电压普遍偏高（低）时，调节枢纽厂站控制装置，可以尽可能少的控制设备调节次数，最大范围使电压合格，同时避免了两级电网多变电站多主变同时调节引起振荡。

在电压合格时按无功分层分区或尽量就地平衡的优化原则检查线路无功传输是否合理，通过实时灵敏度分析计算决定投切无功补偿装置尽量减少线路上无功流动，降低线损并调节有关电压目标值。

区域无功欠补（不足），流进区域无功偏大时，从最末端低电压等级厂站开始逐级上溯寻找可投入电容器，使得无功潮流尽量满足分区平衡，线路上无功流动最小。

区域无功过补（富余），使区域无功倒流时，如果该区域不允许无功倒流（人工设置），则从最首端高电压等级厂站开始逐级下行寻找可切除电容器，消除无功越限。

由于无功负荷变化及电容器容量配置等原因，实际运行中无功不可能完全满足就地或分层分区平衡，在保证总的受电关口无功不倒流的前提下，同级电网各变电站之间无功可以倒送，以实现网损最优。

由于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，安全性措施显得非常重要。AVC对遥测遥信进行预处理，避免刀闸误遥信对分区造成错误，并对异常事件自动闭锁，减轻值班员处理异常事件的工作量，增强AVC运行安全可靠性，直到满足自动解除闭锁条件或值班员人工确认并解除闭锁后该设备才会再次接受AVC控制。 结语

基于EMS系统的AVC系统集经济性和安全性于一体，可以实现在安全约束下的闭环的经济性控制。AVC是电力系统自动调度的关键功能，AVC功能推广应用以后，使得电网电压、频率等电网重要参数更加稳定，这对电网的安全运行具有重要意义，同时电压的稳定对用电设

备的使用寿命，减少损耗等也有很大的帮助；通过AVC功能的应用，优化了全网的无功功率分布，提高关口功率因数，有效降低线损率；另外，系统的应用实实在在地减轻了调度监控人员监视、调节电压的压力，让调度监控人员可以从大量的电压越限告警处理和大量的对电压无功调节设备的遥控操作中解脱出来，实现了电压调度过程的自动化，同时提高了电压的质量，提高了电网运行的安全性。

在电网规模日益增大的背景下，AVC系统将发挥更加重要的作用。AVC功能将为地区电网的安全、稳定、经济运行发挥最大的效益。 参考文献：

[1] 何燕.地区电网AVC控制策略实现[J].电子世界，2012（10）

[2] 段永超，陈静.自动电压控制系统在电力系统中的应用[J].中国新技术新产品，2012（23） [3] NARI.地区电网AVC的运行使用及维护