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摘 要:随着电网的快速发展,电网规模的日益扩大,面向整个电网的无功电压控制矛盾日益突出。自動电压控制(AVC)技术架构在EMS系统之上,以电压安全和优质为约束,以系统运行经济性为目标,连续闭环的进行电压的实时控制,有效解决了电网面临的电压控制问题。
关键词:自动电压控制(AVC) EMS系统 闭环 电压的实时控制
【中图分类号】 G644.4【文献标识码】 C 【文章编号】1671-8437(2010)02-0169-01
1引言
随着电力工业的发展,大容量电厂和电力用户的大电力系统的出现,电压问题已经不只是一个供电质量的问题,而且是关系到大系统安全运行和经济运行的重要问题[1]。如何对电压进行优化控制,提高电压质量、降低系统网损成为供电企业调度运行人员日益重视的问题。近年来自动电压控制(AVC)技术的研究得到了长足的发展,成熟的AVC技术也逐步运用在各大电网的运行中。电网AVC系统的投运解决了电网运行中面临的无功电压问题,满足了电能质量、电网安全和经济运行的高要求,提高了电网的安全、经济、优质运行水平。
2AVC系统简介
基于最优潮流(OPF)的实时自动电压控制(AVC)集安全性和经济性于一体,可实现安全约束下的经济性的闭环控制,被公认为是电力系统调度控制发展的最高阶段[2]。AVC系统在现有的EMS系统SCADA/PAS基础上,利用EMS高级应用软件(PAS)现有的电网模型以及SCADA系统采集的实时数据,在满足协调变量目标值前提下,以全网网损最小为目标,综合考虑母线的电压合格率、无功调节设备的动作次数限制、保护动作情况等约束条件,通过分析计算,实时给出全网无功电压优化控制方案,并通过SCADA系统实现对无功调节设备的闭环控制。
AVC服务器作为EMS系统的一个节点,与SCADA/AGC/PAS/DTS应用的实时库数据交互和网络通信采用平台提供机制。AVC系统进程采用类似AGC的网络化配置,主备服务器双机热备用,即主机进程故障时,备机进程能自动启动,保证AVC系统不间断运行,且主备切换时间短,保证不丢失任何控制数据。EMS系统中其余节点应可浏览AVC画面、数据,用作观摩和演示。
AVC系统实现的功能包括省地AVC协调、数据滤波、自动分区、决策选择、控制执行、安全监视、规则库、信息分析查询等功能。
2.1 AVC系统根据电网的实时状态进行控制策略计算,能 实现控制策略的开环、半开环、闭环控制,根据策略进行实际的设备操作,控制模式之间的协调优先保证电压和功率因数约束,系统网损则次之。通过模式优先级和响应周期考虑控制动作次序问题,避免控制过调或振荡。
2.2 AVC系统接读取SCADA所有量测,根据电网运行方式变化进行自动分区,采取周期运行方式,引入状态估计遥测遥信粗检测对量测质量进行关联分析,全网完整模型实时拓扑校验避免分区错误,确保控制数据源安全性,使控制区域与电网实际运行方式自动保持一致。
2.3 地调AVC系统能与省调AVC实施有效互联,执行省调AVC下达的无功调节策略及相关指令,完成本地区电网内无功优化,包括电容器/电抗器控制策略。省地AVC系统交换信息包括各变电站主变功率因数、电压目标值,无功备用可增可减无功值等。
2.4 控制策略计算时考虑的无功电源和调压设备包括:发电机、电容/电抗器组、静止无功补偿器(SVC)、有载调压变压器(OLTC)等。
2.5 可按照电网电压要求进行母线、电容器等时段限值划分,设置闭锁条件实现AVC控制功能的安全性。
3AVC系统的特点
3.1 AVC系统采用一体化的设计理念。系统基于调度自动化平台,直接读取PAS网络建模、从SCADA获取实时采集数据并进行在线分析和计算,对电网内各变电站的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、统一管理和在线控制,实现全网无功电压优化控制闭环运行。
3.2 AVC系统降低了运行人员的工作量。在正常运行时,AVC系统完全处于闭环自动运行的状态,将调度员从繁杂的日常调压工作中解脱出来,降低调度员的劳动强度。同时,AVC系统一体化嵌入式的设计思路不给自动化人员增加任何维护工作。提供了良好的人机界面,调度员可以实时的修改控制目标,干预控制执行。
3.3 AVC系统提供了安全可靠的调节手段。可自动闭环控制、实时调节,保证电网电压稳定和安全运行,避免人工调整不合理性以及人工疏漏造成的误操作;对于已经装设VQC装置的变电站,主站AVC与子站VQC互为备用,增加电网在电压无功紧急控制情况下可靠性;控制具有预见性,减少不必要的设备动作次数,避免误动或调节频繁,提高了设备运行安全性和使用寿命,减轻了检修强度,降低了无功设备故障概率。
3.4 AVC系统取得了较好的社会效益。确保关口功率因数合格,提高电压合格率,实现逆调压,对于未上VQC装置的变电站,可减少子站VQC投资,节省了因各变电站就地安装VQC而花费的资金,系统提高了无功资源的合理分配和可靠利用,使电容器最合理尽量投入,提高电容器投入率。实现全网无功装置协调控制,允许网络内部临近变电站无功倒流、互相支援,使全网在满足关口功率因数前提下无功在尽可能小区域内分区就地平衡,减少线路无功流动,降低网损。
3.5 AVC系统取得了较好的技术管理效益。各级调度AVC系统互相联系,下级调度跟随上级调度下发的协调值,并将地区电网的实时信息上转给上级调度,保证本地区电网优质运行的同时,向上级电网提供坚实保障。
4体会
4.1 AVC系统的实施强化了调度、运方人员从“人工调节无功”向“自动调节无功”的观念更新。
4.2 AVC系统的实施过程中,应该严格按照SCADA—PAS—AVC三步走的建设步骤进行,并及时做到对设备基础资料的更新及维护。
4.3 AVC系统是着眼于整个电网,根据电网实时运行情况进行分层分区调节,设备的控制策略更为丰富。与传统的变电站VQC相比更具先进性。
4.4 AVC系统在闭环控制中充分考虑了安全因素。系统在控制过程中综合考虑了各种重要信号的限制,多项约束条件的设定保证了设备的安全。
4.5 AVC系统的投运使得电网的电压质量得到了明显的提高。
5 总结
总体来看,自动电压控制系统可以有效地控制区域电网无功的合理流动,增强电力系统运行的稳定性和安全性,提高电能质量,改善电网整体供电水平,降低网扣,充分发挥电网的经济效益,同时降低运行人员的劳动强度,为指导电网节能和安全运行发挥着积极的作用。
参考文献:
[1]王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术【M】.北京:中国电力出版社,1995.
[2]孙宏斌,吴文传,张伯明等.安全约束下的全局无功最优控制的仿真研究【J】.电力系统自动化,1999,23(5):4-7.
作者简介:杨勤勤(1976—),女,工程师,南昌供电公司。
关键词:自动电压控制(AVC) EMS系统 闭环 电压的实时控制
【中图分类号】 G644.4【文献标识码】 C 【文章编号】1671-8437(2010)02-0169-01
1引言
随着电力工业的发展,大容量电厂和电力用户的大电力系统的出现,电压问题已经不只是一个供电质量的问题,而且是关系到大系统安全运行和经济运行的重要问题[1]。如何对电压进行优化控制,提高电压质量、降低系统网损成为供电企业调度运行人员日益重视的问题。近年来自动电压控制(AVC)技术的研究得到了长足的发展,成熟的AVC技术也逐步运用在各大电网的运行中。电网AVC系统的投运解决了电网运行中面临的无功电压问题,满足了电能质量、电网安全和经济运行的高要求,提高了电网的安全、经济、优质运行水平。
2AVC系统简介
基于最优潮流(OPF)的实时自动电压控制(AVC)集安全性和经济性于一体,可实现安全约束下的经济性的闭环控制,被公认为是电力系统调度控制发展的最高阶段[2]。AVC系统在现有的EMS系统SCADA/PAS基础上,利用EMS高级应用软件(PAS)现有的电网模型以及SCADA系统采集的实时数据,在满足协调变量目标值前提下,以全网网损最小为目标,综合考虑母线的电压合格率、无功调节设备的动作次数限制、保护动作情况等约束条件,通过分析计算,实时给出全网无功电压优化控制方案,并通过SCADA系统实现对无功调节设备的闭环控制。
AVC服务器作为EMS系统的一个节点,与SCADA/AGC/PAS/DTS应用的实时库数据交互和网络通信采用平台提供机制。AVC系统进程采用类似AGC的网络化配置,主备服务器双机热备用,即主机进程故障时,备机进程能自动启动,保证AVC系统不间断运行,且主备切换时间短,保证不丢失任何控制数据。EMS系统中其余节点应可浏览AVC画面、数据,用作观摩和演示。
AVC系统实现的功能包括省地AVC协调、数据滤波、自动分区、决策选择、控制执行、安全监视、规则库、信息分析查询等功能。
2.1 AVC系统根据电网的实时状态进行控制策略计算,能 实现控制策略的开环、半开环、闭环控制,根据策略进行实际的设备操作,控制模式之间的协调优先保证电压和功率因数约束,系统网损则次之。通过模式优先级和响应周期考虑控制动作次序问题,避免控制过调或振荡。
2.2 AVC系统接读取SCADA所有量测,根据电网运行方式变化进行自动分区,采取周期运行方式,引入状态估计遥测遥信粗检测对量测质量进行关联分析,全网完整模型实时拓扑校验避免分区错误,确保控制数据源安全性,使控制区域与电网实际运行方式自动保持一致。
2.3 地调AVC系统能与省调AVC实施有效互联,执行省调AVC下达的无功调节策略及相关指令,完成本地区电网内无功优化,包括电容器/电抗器控制策略。省地AVC系统交换信息包括各变电站主变功率因数、电压目标值,无功备用可增可减无功值等。
2.4 控制策略计算时考虑的无功电源和调压设备包括:发电机、电容/电抗器组、静止无功补偿器(SVC)、有载调压变压器(OLTC)等。
2.5 可按照电网电压要求进行母线、电容器等时段限值划分,设置闭锁条件实现AVC控制功能的安全性。
3AVC系统的特点
3.1 AVC系统采用一体化的设计理念。系统基于调度自动化平台,直接读取PAS网络建模、从SCADA获取实时采集数据并进行在线分析和计算,对电网内各变电站的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、统一管理和在线控制,实现全网无功电压优化控制闭环运行。
3.2 AVC系统降低了运行人员的工作量。在正常运行时,AVC系统完全处于闭环自动运行的状态,将调度员从繁杂的日常调压工作中解脱出来,降低调度员的劳动强度。同时,AVC系统一体化嵌入式的设计思路不给自动化人员增加任何维护工作。提供了良好的人机界面,调度员可以实时的修改控制目标,干预控制执行。
3.3 AVC系统提供了安全可靠的调节手段。可自动闭环控制、实时调节,保证电网电压稳定和安全运行,避免人工调整不合理性以及人工疏漏造成的误操作;对于已经装设VQC装置的变电站,主站AVC与子站VQC互为备用,增加电网在电压无功紧急控制情况下可靠性;控制具有预见性,减少不必要的设备动作次数,避免误动或调节频繁,提高了设备运行安全性和使用寿命,减轻了检修强度,降低了无功设备故障概率。
3.4 AVC系统取得了较好的社会效益。确保关口功率因数合格,提高电压合格率,实现逆调压,对于未上VQC装置的变电站,可减少子站VQC投资,节省了因各变电站就地安装VQC而花费的资金,系统提高了无功资源的合理分配和可靠利用,使电容器最合理尽量投入,提高电容器投入率。实现全网无功装置协调控制,允许网络内部临近变电站无功倒流、互相支援,使全网在满足关口功率因数前提下无功在尽可能小区域内分区就地平衡,减少线路无功流动,降低网损。
3.5 AVC系统取得了较好的技术管理效益。各级调度AVC系统互相联系,下级调度跟随上级调度下发的协调值,并将地区电网的实时信息上转给上级调度,保证本地区电网优质运行的同时,向上级电网提供坚实保障。
4体会
4.1 AVC系统的实施强化了调度、运方人员从“人工调节无功”向“自动调节无功”的观念更新。
4.2 AVC系统的实施过程中,应该严格按照SCADA—PAS—AVC三步走的建设步骤进行,并及时做到对设备基础资料的更新及维护。
4.3 AVC系统是着眼于整个电网,根据电网实时运行情况进行分层分区调节,设备的控制策略更为丰富。与传统的变电站VQC相比更具先进性。
4.4 AVC系统在闭环控制中充分考虑了安全因素。系统在控制过程中综合考虑了各种重要信号的限制,多项约束条件的设定保证了设备的安全。
4.5 AVC系统的投运使得电网的电压质量得到了明显的提高。
5 总结
总体来看,自动电压控制系统可以有效地控制区域电网无功的合理流动,增强电力系统运行的稳定性和安全性,提高电能质量,改善电网整体供电水平,降低网扣,充分发挥电网的经济效益,同时降低运行人员的劳动强度,为指导电网节能和安全运行发挥着积极的作用。
参考文献:
[1]王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术【M】.北京:中国电力出版社,1995.
[2]孙宏斌,吴文传,张伯明等.安全约束下的全局无功最优控制的仿真研究【J】.电力系统自动化,1999,23(5):4-7.
作者简介:杨勤勤(1976—),女,工程师,南昌供电公司。