1、岳阳电网自动电压控制系统应用 廖勇熙 涂进 艾程柳 邵显清 钟海峰 国网湖南省电力公司岳阳供电分公司 中国科学院电工研究所 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 广州日滨科技发展有限公司 摘 要： 本文总结了当前区域电网无功电压控制的特点, 针对自动电压控制系统在岳阳电网的应用进行了分析, 根据实际应用情况指出了 AVC 控制策略的部分弊端并提出了改进意见, 为区域电网自动控制系统的改进和完善提供了技术基础。关键词： 自动电压控制; 电容器投切; 电压调节; 作者简介：廖勇熙 (1987) , 男, 汉族、湖南蓝山人, 硕士研究生, 工程师, 从事继电保护、自动化、电力设备可靠性分析等相关的
2、工作与研究。收稿日期：2017-07-26Application of Automatic Voltage Control in Yueyang Power GridLIAO Yongxi TU Jin AI Chengliu SHAO Xianqing ZHONG Haifeng State Grid Hunan Electric Power Corporation Yueyang Power Supply Company; Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences; Wuhan Nanrui Limit
3、ed Company of State Grid Electric Power Research Institute; Guangzhou Ropente Technology Development Co., Ltd; Abstract： This paper summarizes the current characteristics of way of voltage control in regional power grids, and analyzes the application of automatic voltage control system in Yueyang po
4、wer grid. It points out some drawbacks of AVC control strategy according to the actual application situation. And it puts forward some suggestions for improving regional power grid automatic control. This paper provides some technical basis for system improvement and consummation of regional power g
5、rid.Keyword： automatic voltage control; capacitor switching; voltage regulation; Received： 2017-07-26近年来, 随着经济规模的发展壮大和城市建设的持续推进, 地区电网规模的扩容需求日趋严峻, 电网运行对电压质量的要求也日趋严格。岳阳电网下辖 10个 220 k V 变电站和超过 60 个 110 k V 变电站, 承担着 500 多万居民的生活用电和超过 2 077 亿元 GDP 产值的工商业用电, 如何提高岳阳电网主网的电压质量、降低网损、为用户提供高稳定性的电能资源已是面临的重要课题。有功功
6、率的不平衡主要影响系统频率, 基本上不影响系统母线电压。因此, 系统母线电压的高低主要受无功功率不平衡的影响。当前, 地区电网的无功电压主要存在如下几个问题:1) 迎峰度夏和迎峰度冬等高峰负荷期间, 无功补偿欠缺, 站内母线电压普遍偏低;而在低谷负荷期间, 无功过剩, 则会引起站内母线电压的抬升;2) 并联电容器分组和有载调压变压器分接头档位组合不合理。有的并联电容器每组容量过大, 投运后母线电压偏高, 切除后母线电压又偏低。有的有载调压变压器分接头每档调压过大, 不能满足运行电压平稳调节的需要;3) 无功调节设备质量不过硬。电容器损坏率较高, 有载调压变压器的频繁调压也易造成分接头故障, 从
7、而使变压器被迫退出运行;4) 缺乏有效的电压无功实时分析计算手段, 电容器的投切和有载调压变压器的调压基本上凭经验, 调节不够及时、准确。鉴于以上问题的存在, 自动电压控制 (Automatic Voltage Control, AVC) 才展现出更智能、更实际、更灵活、更动态的特点, 在实现电网运行在线控制、减轻人工调整电压的劳动强度、实现地区电网的自动电压控制具有非常积极地意义。1 AVC 在岳阳电网的应用及缺陷岳阳电网下辖 10 个 220 k V 变电站和超过 60 个 110 k V 变电站, 调压任务繁重, 电压质量考核严格, 工作量巨大。2015 底全局变电站全部纳入了 AVC
8、闭环控制, 实现了无功电压的自动管理, 其控制策略见表 1, 从表 1 中可以看出, 220 k V 变电站全部实行分时段的母线电压控制, 两个时段分别为 6:3023:00和 23:00次日 6:30, 例如奇岭变, 控制策略中 6:3023:00 设定母线电压上下限为 10.0210.68 k V, 23:00次日 6:30 设定母线电压上下限为 10.2010.68 k V。纳入 AVC 闭环的 110 k V 变电站共 50 个, 其中的 29 个变电站实行单一时段 (全日 24 h) 的母线电压控制, 例如洞庭变, 控制策略中设定母线电压上下限为 10.1510.60 k V;21
9、个 110 k V 变电站实行分时段的母线电压控制, 两个时段分别为 6:3023:00 和 23:00次日 6:30, 例如湘阴变, 控制策略中 6:3023:00 设定母线电压上下限为 10.1510.60 k V, 23:00次日6:30 设定母线电压上下限为 10.0510.65 k V。AVC 系统的成功应用促使岳阳电网高压母线的电压水平趋于稳定, 避免了母线电压的频繁波动对电力设备和用户体验的影响, 改善了地区电网的电能质量。然而从实际控制效果来看, 岳阳电网目前实行的单时段或分时段控制策略依然存在部分不可控因素, 体现在母线电压波动时容易导致电容器的频繁投切造成设备发热, 进而影
10、响电网的安全稳定运行。电容器投切时会产生的较大的过电压和冲击电流。频繁的过电压会使电容器绝缘介质老化过程加速, 促使其自愈性提前失效, 同时也会使电容器的局部放电加剧, 促进绝缘老化和电容量衰减。冲击过电流则会造成喷金层与金属化层的接触状况变坏, 甚至出现喷金层脱落, 严重时会使电容器的 tan 增加, 提高了运行温度, 缩短使用寿命。因此, 调整 AVC 策略来平衡电容器的频繁投切问题是较为迫切而实际的需求。表 1 岳阳电网部分 220 k V 和 110 k V 变电站 AVC 策略 下载原表 2 针对 AVC 控制策略的改进通过对岳阳电网 AVC 控制策略中部分电容器投切频繁的变电站进行
11、分析, 研究其负荷性质和运行特性, 得出以下结论并提出了相应的解决方案:1) 扩建站的 10 k V 母线初期运行阶段一般只带电容器和站用变, 如公田变和瞘家山变的 10 k V段, 对电压要求不高, 因此从 AVC 策略中可以将母线电压取消, 投退电容器不再判断该段母线电压;2) 如果变电站所带负荷为高耗能用户, 如兆邦变的 10 k V 侧电容器一个月内投切将近 50 次, 由于机器启停时间集中, 负荷波动大且频繁, 针对这种情况, 应精确统计并掌握负荷变动规律, 根据负荷情况调整 AVC 控制时间段, 同时与用户进行积极沟通, 约定在进行更大规模的负荷变动操作前提前告知调控部门, 优先做
12、好应对;3) 部分变电站 35 k V 侧用户要求电压偏高位运行, 如安园变, 但 10 k V 侧带的负荷较轻。如果 35 k V 中压侧电压调整到位, 将造成 10 k V 电压越限, 频繁投退电容器, 因此安园变的 2 台电容器出现了不同程度的发热现象。按照无功就地平衡的原则, 需要在该类变电站的 35 k V 侧安装 SVG 动态无功补偿装置, 以满足电网在电压、无功和谐波治理方面的各项要求;4) 在统计分析中还发现部分区域由于所带用户无功严重不足, 造成主变功率因数严重越下限, 牵动母线电压波动剧烈, 如湘阴地区。此情况则需通过省调将AVC 策略中该区域功率因数进行微调, 适当调低,
13、 并在用户侧报装无功补偿装置进行无功补偿, 提高功率因数, 保持电压稳定;5) 针对同一区域中个别变电站动作次数过于集中, 但其他各站动作偏少的情况, 可在系统中适当调整同一区域内各站电容器动作优先等级, 按照分层分区的原则进行。3 结语通过介绍电压自动控制系统 AVC 在岳阳电网的应用, 根据实际部署情况总结了AVC 控制策略下的部分不足并提出了改进措施, 这些措施的实施将为区域电网自动控制系统的改进和完善提供技术基础。AVC 的成功应用大大提高了区域电网高压母线电压的稳定性, 既保护了电力设备设施, 也提升了电力客户的用电体验, 同时还节省了人力成本, 有利于促进资源的优化配置。面对区域电
14、网复杂的用电形势, AVC 的控制策略也还存在着一些不足, 容易导致电容器的频繁投切造成设备发热, 因此仍需进一步准确分析各个区域变电站的负荷性质和负荷统计规律, 有针对性的实施分时段的 AVC控制策略, 并结合加装动态无功补偿装置、调整功率因数等手段, 共同维持高压母线电压水平的稳定, 保证岳阳电网的安全运行。参考文献1唐寅生, 周全仁, 周铁强.湖南 500 k V 电网自动电压控制研究J.中国电力, 2001, 34 (8) :31-34. 2丁晓群, 陈晟.全网无功电压优化集中控制系统在泰州电网的应用J.电网技术, 2000, 24 (12) :21-23. 3孙宏斌, 张伯明, 郭庆来, 等.基于软分区的全局电压优化控制系统设计J.电力系统自动化, 2003, 27 (8) :16-20. 4许文超, 郭伟, 李海峰, 等.AVC 应用于江苏电网的初步研究J.继电器, 2003, 31 (5) :23-26. 5姜新凡, 严庆伟, 周帆, 等.基于实时灵敏度分析的湖南电网无功电压优化控制系统J.电网技术, 2004, 28 (16) :82-85.
