电网自动电压控制v

电压控制模式
三级电压控制模式 “软”三级电压控制模式 两级电压控制模式
三级电压控制模式
三 级 控 制Байду номын сангаас
小时级
AVC主站
电压无功优化
二 级 控 制
分钟级
二级电压 控制器 跟踪i分区中
枢母线电压
一 级 控 制 秒级
电厂 AVC装置
变电站 监控系统
跟踪j分区中 枢母线电压
二级电压 控制器
变电站 监控系统
电力系统无功负荷
1 感应电动机，约占65% 2 变压器损耗，约占20% 3 其他，约占15% 4 线路在重负荷时吸收无功（电抗消耗无功大 于充电无功），轻负荷时输出无功（电抗消耗 无功小于充电无功）
电力系统无功电压调节手段
1 调整发电机无功出力 2 投切电容器 3 投切电抗器 4 调整主变分接头(改变无功分布而不输出无功) 5 其他
优化结果直接下发至相关厂站实施闭环控制，保证控 制精度高、电压品质优、经济性好。
缺点：对状态估计及电压无功优化算法的计算性能及可 靠性提出了更高的要求。
第一部分 AVC基本原理 第二部分 AVC解决方案 第三部分 AVC省地协调
AVC控制目标
实时监视电网的电压无功运行状况，给出 电压无功调整策略,通过闭环控制使电网尽可能 地运行在最优无功运行状态或附近。
… … 控制
的自动控 的自动控 的自动控
制装置 制装置 制装置
优点：
•符合无功电压的区域性和分散性 •基本符合国内网-省-地-县调的分 级分区调度体系
不足：
•硬的“物理分区” 可能与软的 “电气分区” 不一致 •仅考虑发电机，未考虑负荷侧 OLTC及电容器配合 •三级控制OPF的可用性不强
国内AVC系统发展特点

电网自动电压控制（AVC）
第一部分 AVC基本原理 第二部分 AVC解决方案 第三部分 AVC省地协调
电力系统无功功率概念
1 储能元件：电容器/电抗器 2 电磁能量转换：电动机 3 无功本身不产生能量消耗，但传输过程中引 起有功/无功损耗 4 无功≠“无用之功”，无功优化目的是减少 无功传输，而不是减少无功注入
AVC发展路线图
地调AVC 省调AVC
AGC
国内:AVC方兴未艾
2001
法国分区分级控制
变电站VQC 基于九区图
在线
德国基于OPF
全网离线 分析OPF
1990 离线
变电站VQC
基于九区图的变电站VQC装置及其软件
U：变压器低压侧母线电压
U
Qmin
Qmax
3
2
9
Umax
4
1
8
Umin
5
6
7
Q
Q：变压器高压侧无功功率
传统电压无功管理与控制方式
人工分散控制，经验调节，典型方式如下： 1、每季度对发电厂高压母线和变电站高压母线下达电压曲线 和功率因数要求； 2、运行人员严密监视电压，必要时手动调整无功设备以满足 电压在合格范围； 3、对电压合格率达不到要求的电厂和供电公司罚一定数量的 电量。
传统电压无功管理与控制困难
电厂 AVC装置
三级电压控制模式诞生的背景
×计算机硬件水平 ×通讯条件 ×量测质量 ×状态估计算法 ×电压无功优化算法
历史的产物 !!!
“软”三级电压控制模式
三 级 控 制
小时级
省调AVC主站
电压无功优化
二 级 控 制
分钟级
跟踪i分区中 枢母线电压
一 级 控 制 秒级
电厂 AVC装置
变电站 监控系统
有功/无功/力率关系
电力系统无功平衡
1 无功电源＝负荷＋损耗 2 电压表征无功平衡水平（相对地，频率表征 有功平衡水平） 3 无功不能远距离传输，最好各节点分散自治 平衡
电力系统无功电源
1 发电机组无功出力：调节励磁，进相/迟相 2 分散的补偿装置：电容/电抗器 3 静止无功补偿器、调相机 4 输电线路充电无功
优点：
•原理明晰简单 •可靠性较高
不足：
•只能控制单个厂站 •全网协调性差
国外AVC现状与发展
以法国为代表的分区分级（三级）控制
三级
控制
全局优化控制
Vref
区域电压
区域电压
区域电压
二级 控制器1 … 控制器i … 控制器n
控制 SVC-1
SVC-i
SVC-n
Vref
一级
电力设备 电力设备 电力设备
“软”三级控制模式存在的主要问题
三级优化目标与二级控制目标不一致，导致优化结果经 二级控制执行时发生偏移，经济性差。 三级优化的周期长，需对电压带宽进行较大压缩方有可 能使中枢母线电压定值维持长期有效性。 中枢点一般应位于分区中心或附近，但容易越限的点则 一般位于电网的末梢，维持中枢点电压基本不变即可维持 电网的电压品质是让人怀疑的。 在100%时间里采用妥协的控制方法。
自底向上，由变电站→地调→省调 随着自动化通信技术发展，经历了一个单站、 区域、全网的发展过程，也是一个简单到复杂 的过程
国内电网AVC现状
国内AVC系统理论研究上跟踪国外最新进展，技 术水平与国际先进保持同步。但是必须清醒地 认识到，与国外较为成熟的AVC系统相比，我国 全网AVC闭环控制工程应用仍然处于起步阶段， 应更加注重提高实用性，使先进算法研究与具 体工程实际相结合，提高应用水平，取得类似 AGC闭环控制的良好实际运行效果。
跟踪j分区中 枢母线电压
地调 AVC系统
变电站 监控系统
“软”三级控制模式的基本思路
对三级电压控制模式进行改进，将硬分区改为软分区。 由分区算法辅助进行软分区。 三级控制为二级控制提供中枢母线电压定值。 二级控制采用二次规划模型跟踪中枢母线电压定值。
目的：削弱对状态估计及无功优化算法的依赖性。
1、静态下达的电压曲线将不能适应日益复杂的动态潮流分布 2、较难保证发电机组安全稳定水平所需的较好的电压水平 3、无功和电压的就地分散控制不能满足保持系统足够的动 态无功储备的要求 4、无功电压的就地分散控制难以达到全网优化的目标 5、无功电压控制调整的劳动强度大
人工控制特殊难点
1、电厂之间无功协调困难； 2、厂站只注重母线电压控制，无功窜动大； 3、电容器投切（早投晚切）不能和电网实际合理协调。
两级电压控制模式
二 级 控 制
分钟级
省调AVC主站 电压无功优化
一
高压母线 电压定值
无功范围
级
电厂
控 制
AVC装置
秒级
机组 励磁系统
遥控 遥调指令 变电站 监控系统
电容器 电抗器 主变分接头
地调AVC系统
遥控 遥调指令 变电站 监控系统
电容器 电抗器 主变分接头
两级电压控制模式的基本思路
以较短的周期(分钟级)启动电压无功优化计算，使优 化结果能够真实反映电网的电压无功运行状况。