AVC调控一体化协调控制技术在地调级电网的应用

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摘要：avc是通过中调对各发电厂发电机组的无功功率进行远方控制。AVC调控一体化协调控制技术目前应用越来越广泛，下面文章将就此项技术以及此技术的应用进行探讨。

关键词：AVC；一体化协调控制；技术；地调级电网；应用

中图分类号：C35文献标识码： A

前言： AVC系统是供电企业实现自动调度的重要手段，可以有效降低调度工作的劳动强度，全面改善和提高电网电压质量，降低电网损耗，确保电网的安全、优质和经济运行。

一、调控一体化AVC系统的现状以及特点

AVC在我国起源十20世纪末。那时我国电网得到了很大的发展，区域电网逐渐形成。1996年8月12日和2001年10月24日，在原电力土业部发出的《电力土业部关十调度机构开展安全文明生产达标和创一流土作的通知》与《国家电力公司建设国际一流电网调度机构考核标准》中的评价一流技术中，增加了考核电网AGC和AVC功能的规定。

十多年来，AVC的覆盖率达到30% 到40% 。 但AVC不代表全网经济的无功优化，控制节点有限，实时一无功潮流得不到最优控制，当然全网电压水平也不会得到控制，更谈不上电压质量、线路损耗与电压稳定3项指标同时一达到最好。不是顾及对全网范围内所有操控设备以统一的方针函数进行定量的优化调度，而是将方针层次化，通常以电压作为操控目标，没有将网损以及操控设备动作次数等综合起来思考，且上层操控在修改基层整定值时一通常没有思考基层操控的允许约束和响应才能，因而其成果既不必定满意设备动作次数起码的约束，也不代表经济的无功优化。 调控一体化AVC是能显著提高全网电压合格率，减少无功传输，优化平衡状态，具有较好的安全性、方便性、实用性的自动控制系统。调控一体化AVC系统兼备调度站AVC系统和集控AVC系统的特点。

调控一体化AVC系统涉及的电网范围更大，电网模型更加复杂，而系统进行电压无功优化控制的时间则更快。以地调级电网为例，电网内包含5OOkV变电站3座，220kV变电站15座，110kV变电站55座，视及维护的要求。

调控一体化AVC系统采用DF8003s平台，其实现了完全的一体化设计，从包括一体化网络建模、一体化人机界面、一体化参数维护平台、实时数据/历史数据一体化访问等。

调控一体化AVC系统具备与其它各级AVC系统互联协调控制功能，对地区一级AVC系统，则应该实现省中调及下级县调的协调控制。上下级协调控制丰富了各级AVC系统对自身电网的电压无功优化控制手段，增强了所在电网的安全系数，提高了网内电压无功调节设备的利用率，进一步降低网损，实现经济运行。

二、地调级电网调控一体化 AVC系统采用的关键技术

（一）全网无功优化算法

电力系统的无功优化问题是一个多变量 、多约束的混合非线性规划问题 。综合考虑目标函数和约束条件。 无功优化的最优化问题可表述为：

其中， 目标函数 PL 表示有功网损;P lk,P lk 表示在母线 k处负荷的有功和无功 Pgk, Pgk表示在母线 k处发电机的有功和无功；t 表示变压器的变比 ；V表示母线处电压幅值 ；表示母线处电压相角 ；N表示系统节点数;S 表示节点处的无功注入。

内点法最初的基本思路是希望寻优迭代过程始终在可行域内部进行， 因此 ，初始点应取在可行域内部 ，并在可行域的边界设置“ 障碍” 使迭代点接近边界时其目标函数值迅速增大， 从而保证可行点均为可行域的内点， 但对大规模实际问题而言， 寻找可行初始点往往十分困难， 而跟踪中心轨迹内点法只要求在寻优过程中松弛变量和 Lagrange 乘子满足简单的大于零或小于零的条件， 即可代替原来必须在可行域内求解的要求 ，使计算过程大大简化 。原对偶内点法基本流程如图 1 所示。

图1 原对偶内点法基本流程

全网无功优化算法定时启动 ，计算得到每个分区中枢母线电压，供二级电压控制 ，如果全网无功优化算法计算失败 ，则启用默认设定曲线供二级电压控制使用。调控一体化 AVC 系统二级电压控制由于全网无功优化算法的启动周期比较长， 与电力系统通常采用的电压无功考核周期基本相当 （5~15min），不能完全满足调控一体化系统对电压无功优化控制的实时性要求 ，因此 ，在调控一体化 AVC 系统中通过二级电压控制模块来完成实际的控制输出。在地调级电网实际应用中 ，由于集控行政分区与电力分区不能完全重复， 因此调控一体化 AVC 系统采用电力动态分区与行政静态分区结合的方法来解决控制和管理的问题， 二级电压控制算法模块采用软分区 ，通过在线动态无功电压分区功能， 整个电网被在线地分解成一个个围绕电压中枢母线的区域 ，分解后的区域具有中枢母线电压典型性、 区域可控性、 区域相对独立性。

二级电压控制首先对当前 AVC 模型进行检验，然后从 EMS 系统利用实时数据采集接口获取需要的实时遥测和遥信数据， 通过实时滤波环节对获得的实时数据可信性进行评估和滤波处理 ，利用 AVC 模型与实时数据进行动态拓扑 ，拓扑结果进行软分区 ，获取全网优化结果及相关定值， 监测中枢母线电压， 低端母线电压联络线无功等控制目标是否偏离目标设定值 ，如果偏离则根据相应的控制规律， 通过子站侧对无功控制设备的调整完成闭环控制 ，使控制目标满足要求。

在调控一体化 AVC 系统的闭环模式下 ，对系统内所有设备的调控策略均由 AVC 系统通过 EMS 接口下发。 在调节的高峰， 可能系统内同时有数十个甚至上百个设备需要调节 ，为了满足控制的时效性， 需要很好地考虑并发策略 ，为了防止软分区之间的电压无功控制策略相互影响， 在控制目标中增加对联络线无功潮流的控制 ，通过控制联络线无功潮流， 保证在部分分区实现电压无功控制的情况下， 参与控制分区的控制器动作不对其他分区目标造成影响。 实际运行中联络线运行方式的多样性， 难以对每个联络线进行监视 ，系统采用监视采集关口的无功潮流来实现对联络线的监视 。二级电压控制的主要流程如图 2 所示。

图2二级电压控制流程

三、 省地互联协调控制

地区调控一体化 AVC 系统最终目标是本地区电网所有电力分区 ，但在建设过程中仍会出现过渡期。 在过渡期 ，县级调控一体化 EMS 系统和 AVC 系统仍会存在相当长的时间 。地区调控一体化 系统收集并上传所辖省地关口无功调节能力至省调 AVC 系统；计算并得到实时控制指令下发给市区 AVC 系统 ，得到并下发地县区关口实时协调指令来实现与县区调 AVC系统的协调控制，从而达到网损最小、减少本地区设备调节次数的目的 。省地县AVC 互联如图 3所示。

图3 省地县AVC 互联框图

结束语：因为电力体系的飞速开展，同时，发电厂的密度增大，体系内各电气之间的距离越来越小，使经过调理单个机组或单个发电厂的无功出力来改进体系及区域的电压水平变得好不容易，乃至运用单个发电机组或单电厂已不能有用控制体系的电压。如某区域的几个大型火电厂中，在有些时段一个厂无功进相至功率规模的极限时，区域的电压依然偏高，只要在中调一致调度下同时改变多台发电机组(或多个发电厂的无功出力，才能使系统及地区的电压处在一个较好的水平。AVC为中调地区电压水平的调节发挥了越来越重要的作用，是目前国际上公认的最先进的电压控制系统。因此，在电网中推行AVC势在必行。

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