太原地區電網無功優化自動控制系統升級改造

王鳳萍

【摘 要】本工程的目標是對地區電網AVC系統進行升級改造，實現全部220kV變電站和110kV變電站全部閉環控制，實現省地AVC系統通信及聯調，從全網角度進行無功電壓優化控制，實現無功補償設備投入合理和無功分層就地平衡與穩定電壓，實現主變分接開關調節次數最少、電壓合格率最高、網損率盡可能小，從而進一步提高電力系統運行的穩定性和安全性，全面改善和提高電網電壓質量，降低電網損耗，實現全網經濟調度。

【關鍵詞】AVC 經濟調度 閉瑣控制

【中圖分類號】V242.3【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0441-01

引言

按照《山西電網變電站自動電壓控制技術規范（試行）》和《山西電網自動電壓控制系統（AVC）運行管理辦法（試行）》的要求，按照山西省電力公司的統一部署，山西電網要實現從500kV變電站到110kV變電站的全網AVC閉環控制運行，地調AVC系統承擔著網內220kV變電站和110kV變電站閉環控制的任務，2009年太原做為試點對220kV變電站和110kV變電站進行閉環控制，本次升級改造主要對控制策略和系統功能根據“大運行”要求進一步完善。升級建模子系統，升級圖形監視子系統，升級計算分析控制子系統，升級安全閉瑣控制子系統，升級報表查詢分析子系統。

1 與EMS數據交互與集成

1.1 AVC主站從調度中心能量管理系統（EMS）獲取電網實時數據及有關信息，并在此基礎上進行控制計算。AVC主站與EMS的數據交互信息完善。

1.2 遙測采集精度優化。對于并列運行的多條母線電壓量測偏差較大、母線電壓量測數據波動較大、電壓量測死區傳送門檻過大等情況，應采取技術改造等措施，保證數據質量；對主變三相分接頭檔位配備量測并正確采集；有關遙信量采集的冗余度和可靠性應滿足閉環控制對可靠性、安全性的要求，應覆蓋變電站內重要開關和刀閘設備（尤其是和控制設備相關的開關與刀閘），合成并上傳必要的保護動作閉鎖信號、控制閉鎖信號等遙信信息。

1.3 應實現AVC應用服務主備配置和自動切換，可考慮實現AVC應用服務器與SCADA服務器之間的雙網絡配置，提高AVC系統運行可靠性。

1.4 AVC主站應對實時數據和控制參數的有效性進行檢測，避免明顯不合理的數據進入分析和控制過程。能判別明顯不在合理范圍內的實時采集數據，并予以屏蔽；能利用遙測、遙信等信息的冗余性，對局部數據的可信性進行校驗，發現并屏蔽明顯的壞遙測遙信數據或不合理數據；應具有濾除數據突變和高頻電壓波動的功能；AVC系統應能對與SCADA系統通信中斷和不合理數據進行檢測報警。

2 實時監視

完善監視母線的實時運行信息；對于母線電壓越限的情況進行告警，提醒運行人員注意；

監視變電站無功設備的運行信息；監視當前AVC系統的運行情況；可監視電網傳輸有功損耗信息。

3 控制與優化策略計算

3.1 利用電網實時信息，實現控制策略在線計算；應采用成熟、高效、先進、實用的設計和算法，保證策略計算的可靠性和有效性。

3.2 在優化策略計算中應滿足以下約束條件：

母線電壓滿足電網運行要求，可滿足全天高峰、低谷、平峰不同時段的電壓控制要求及峰谷轉換時的電壓平穩過渡；符合無功電壓調節設備動作次數、動作時間間隔等約束。

3.3 在策略計算中可考慮以下目標：無功分層分區平衡；提高動態無功儲備；減小電網傳輸損耗。

3.4 在策略計算中應考慮上級電網對本級電網的協調控制目標或約束。

3.5 在控制策略計算失敗的情況下，應提供相應的后備措施，且不引起電網電壓波動。

3.6 在電網出現事故或異常下，必要時閉鎖或退出AVC控制，并給出報警。

4 控制指令執行

1 AVC系統應具有開環控制和閉環控制模式完善。在開環控制模式下，AVC控制策略在主站顯示作為參考；在閉環控制模式下，AVC控制策略自動下發到站端執行。正常情況下AVC系統應運行在閉環控制模式。

2 AVC主站下發給變電站的控制指令可以是電容器（電抗器）開關投切指令（遙控）、有載調壓分接頭檔位調節指令（遙調），也可以是相關變電站母線電壓或主變關口無功的設定目標值或調整量等。

3 控制指令下發應采用可靠數據通道和成熟通信規約?？刂浦噶罱ㄗh通過現有EMS系統的遙控/遙調下行通道下發，也可由AVC主站與站端子站直接通信。

4 所有下發控制指令在有關環節都應保存帶時標的詳細日志，便于事后查詢和分析。

5 對于下發失敗的控制指令，能自動重試。對于多次（不少于3次）連續控制失敗的情況，應及時進行報警，并閉鎖相應設備。

6從主站能夠對選定的設備進行傳動測試和AVC控制試驗。

5 統計分析功能

變電站控制相關信息的統計分析功能完善；對上下級間的協調控制策略和控制結果進行統計和查詢；支持數據導出。

6 AVC主站的閉鎖功能完善。

主站閉鎖設置分為三個層次：系統級閉鎖、站級閉鎖和設備級閉鎖；系統級閉鎖指調度中心AVC主站將整個AVC控制模塊閉鎖，主站不再下發閉環控制指令，全部廠站轉入人工控制或者就地控制；站級閉鎖指調度中心AVC主站對單個變電站進行閉鎖，不對該廠站下發閉環控制指令，該站轉入人工控制或者就地控制；設備級閉鎖指調度中心AVC主站對某個具體設備進行閉鎖，閉環控制中不考慮對此設備的調節，不下發對此設備的閉環控制指令。

7 增加省地協調管理及考核功能

省地協調調試完成、相關部門批準投運后，正常情況下省地協調控制應保持投運。省調AVC系統按月自動統計各地調的省地協調投運率和省地協調關口調節合格率，同時統計省調220kV母線電壓合格率。如出現地調關口滿足省調下發的上下限值，但母線電壓仍不合格的情況，由省調AVC系統負責整改。如地調某些關口長期不可控、可控時間遠低于省調要求或者關口調節合格率不滿足省調要求，則由地調負責整改。

8 冗余配置

為系統軟硬件進行冗余配置，實現關鍵模塊的熱備功能，提升系統的可靠性、安全性，增強系統在異常情況下的容災能力。

9 系統增加以下功能以滿足在閉環控制中遇到的問題：

復雜接線方式建模功能；復雜接線方式自動拓撲解析功能；頁面導航功能；網絡版功能；主變參數一致，三主變檔位聯調功能（滿足電網220kV變電站三主變并列運行的要求）；主變參數一致，三主變檔位聯調功能（滿足電網220kV變電站不同參數三主變并列運行的要求）；變升降檔方向相反AVC控制功能；主變檔位數量不一致AVC控制功能；特殊運行方式控制策略功能；保護閉鎖控制模塊；自動回調功能；時鐘同步功能；增加直觀監視畫面；統計分析功能；遙控試驗管理功能；安全閉鎖控制功能；保護閉瑣設備圖形化閃動告警功能。

10 變電站閉環控制。

實現變電站AVC接入和閉環控制的工作主要有設備參數錄入，設備參數檢查核對，SCADA轉發庫的配置，AVC遙測遙信參數錄入，遙測遙信實時數據檢查核對，AVC保護閉所信號添加核對和傳動試驗，AVC遙控參數錄入核對和遙控預置試驗，AVC運行定值的配置等。

參考文獻

[1] 《實現變電站無人值班對調度自動化系統的基本要求》

[2] 國家電力監管委員會第5號令《電力二次系統安全防護規定》

[3] 《地區電網無功電壓優化自動控制系統改造完善技術方案》

[4] 《山西電網AVC省地協調技術方案》

[5] 《山西電網AVC系統省地協調實時通信方案》