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自动电压控制系统在电力系统中应用 摘 要：随着高电压等级、大容量和跨区电网的迅速发展，为保证电网安全、优质和经济运行，对电压质量提出了更高标准和更严格的要求。目前运用比较广泛的变电站VQC装置已经不能够有效处理全网范围内无功优化的问题，引入自动电压控制（AVC）系统是必然的。文章介绍了AVC的工作原理及工作流程，在此基础上提出了一套新的AVC优化改进方案，文章后部分进一步的说明了AVC在电力系统应用的优势。关键词：电力系统；自动电压控制；控制模式中图分类号：F416.61 文献标识码：A1自动电压控制系统的原理自动电压控制（Automatic Voltage Control）系统是对全网的无功电压状态执行分析计算和集中监视的系统，从整体对大范围内分散的电网无功装置执行协调优化控制，它是确保系统电压稳定、提高无功电压的管理水平、提升电网系统运行水平和电网质量的重要技术手段。AVC的主要功能是保证电网的安全稳定运行，确保关口功率因数和电压合格，尽可能的减少线路的无功传输，同时降低电网因不必要的无功潮流导致的有功损耗。而且从另一个角度来说，AVC实现了电网方便维护和安全防护的功能。AVC与EMS系统一体化的设计，从PAS中获取控制模型，从SCADA中获取实时的采集数据，而且进行在线的计算和分析，对网内的各个变电所的无功补偿设备和有载调压装置进行集中的监视、在线控制并统一管理。实现了全网的无功电压优化控制的闭环运行。图1为AVC系统简图：图1 自动电压控制简图自动电压控制系统由SCADA服务器、防火墙、无功优化服务器、无功优化终端、无功优化交换机五部分组成。无功优化终端和无功优化服务器之间的数据交换通过无功优化交换机进行。防火墙在此系统中主要起着保护数据安全的作用。2自动电压控制系统流程本文中AVC系统的设计是基于三级电压控制的模式，由市调AVC主站、电厂监控系统（AVQC）、地调AVC的控制子系统和变电站监控系统（AVQC）构成，使用的硬件系统分别是独立的，并且三级控制要求独立于EMS并在服务器上运行。二级控制建立了适合AVC的硬件设备。该AVC系统基于EMS的架构，系统的框架如图2所示：该系统是由AVC和EMS之间的数据接口、负荷预测、??前无功优化和电压无功优化组成。其中AVC和EMS的数据传输使用文件读写和网络共享的方式实现接口，先从EMS获取实时的信息，包括系统网络的结构数据、系统状态估计数据和未来的发电计划数据。以这些数据为基础开发对应的软件平台。AVC计算的数据发送给EMS系统，EMS系统通过提供特殊的图形用户界面显示结果。负荷预测主要包括未来一天系统中各个节点短期的负荷预测和多个点检超短期的负荷预测两部分，未来一天系统割接点的短期负荷的预测是通过选择对应的相似日来预测未来一天的运行方式，给规整处理（离散变量）提供了相应的数据。而多节点超短期的负荷预测模块的功能是为超前无功优化供应预测数据。超前无功优化是通过负荷预测的数据进行电压无功优化，用来弥补数据在传输和下达目标时的时间滞后，确保目标电压值有效。在线电压的无功优化是在AVC获得实时数据的状态下进行优化，发送对AVC子站的目标控制指令。3自动电压控制系统的特点及优化改进3.1 AVC 系统的特点AVC系统的设计有如下优点：（1）该系统使用了独立于EMS系统的方式设计的。这使得EMS系统和AVC系统之间只是共享数据，并没有直接的关系，在不影响EMS系统的工作情况下很方便的加入和退出。而独立的AVC确保了系统的稳定性和可靠性。（2）在AVC系统的实际运行过程中每五分钟就获取一次数据，首先通过潮流的计算实现核对，确定后进行全网无功控制。在该过程中，通过变换电压水平来实现不同模式的AVC功能，达到了传输给子站的信息的可行性和准确性。（3）该系统从接受数据到输出数据，再到优化计算完成了一次向子站的发送控制信息。占的CPU的时间小于15秒，是该AVC主站设计的一大优点。然而，虽然无功优化发展了多年，但在在线运行方面仍然存在着问题，这使得在工程应用方面存在着较大的局限性。其中主要原因为下面几点：（1）无功优化是基于状态的估计结果的方式，如果测量的数据不够准确，状态估计可能出项偏差，使得优化结构出现异常；（2）算法的收敛性不够完善，若直接通过优化结果进行控制则鲁棒性无法实现。3.2 AVC 与VQC 的比较VQC的目的是自动控制变电站的电压和无功以满足经济运行的要求。控制方法通常采用改变主变分接头档位和投切电容器组来改变系统的电压和无功。目前，在国内运行的电压无功综合控制装置（VQC）大多是按照测量电压和无功控制法的控制原理设计的，即九域图理论。本质上AVC与VQC装置都是电压、无功自动控制设备，变电站端电压无功控制原理是相似的。VQC只是AVC功能的一部分，AVC系统可以实现V