电力系统自动电压控制.pdfVIP

国家科学技术学术著作出版基金资助出版

电力系统自动电压控制

AutomaticVoltageControlforPowerSystems

序

电压是电力系统运行的核心指标，近20年来国内外历次大停电事故几乎都与

电压安全的破坏直接相关。近年来，我国已建成含特高压的交直流混联复杂电力

系统，同时接入了大规模间歇式可再生能源，电力系统的规模与复杂性在世界上

均首屈一指，无功支撑和电压安全已经成为这一复杂电力系统运行的核心挑战，

单单依靠人工经验已无法驾驭，迫切需要实施自动电压控制来保障电力系统的安

全经济运行。自动电压控制已成为当前电力系统学科的热点技术领域之一。

该书是作者及其课题组师生二十余年科学研究和工程实践的结晶，它系统阐

述了现代电力系统自动电压控制的理论、关键技术和工程应用。1995年我曾参加

了该书作者承担的“八五”国家科技攻关计划“电力系统全局准稳态无功优化闭

环控制研究及示范工程”立项评审会，也参加了作者承担的江苏、华北等多个AVC

应用项目的验收会。2016年我参加了作者完成的“复杂电网自律-协同无功电压自

动控制系统关键技术及应用”科技成果鉴定会，该成果成功入选了2016年度中国

高等学校十大科技进展。二十余年来，作者团队在自动电压控制技术领域，做出

了举世瞩目的科技成就，其中包括：2003年在我国江苏电网研制了世界上第一个

基于软分区的自动电压控制系统，使得自动电压控制系统能够自适应于电网的发

展变化；2007年在华北电网研制了我国第一个大区电网自动电压控制系统，首次

实现了网省地三级协调控制；2009年在美国最大的互联电网——PJM①完成了北

美洲首个自动电压控制系统，用于控制含美国首都和东部13个州电网的无功电

压；2012年在国网冀北电力有限公司研制了首个支撑大规模风电接入的自动电压

控制系统，用于抑制大规模风电接入弱网时的大范围电压波动，显著降低了风电

机组连锁脱网的风险。

复杂电力系统的自动电压控制一直是世界性难题。美国最大区域电网——

PJM曾经与美国一流大学合作，但由于提出的模型过于复杂而无法在线应用，研

究搁浅。PJM转而寻求与作者团队合作，作者团队在突破了重重技术挑战之后，

又经受了美国联邦能源监管委员会提出的三轮严苛的信息安全检查，历时40个月

解答了3000余个信息安全问题，最终实现了美国首例AVC，成为我国先进电网

控制系统出口美国的首例，也是我国智能电网技术引领世界的一个有力例证，具

————————

①PJM互联电力公司是北美洲最大的区域独立调度机构，负责协调美国东部电网运行，包括：特拉华、伊利

诺伊、印第安纳等十三个州和首都华盛顿哥伦比亚特区。

·ii·电力系统自动电压控制

有里程碑意义。我深深地被作者团队所表现出的不畏艰难、坚忍不拔的意志品质

所感动。

迄今为止，该系统已经在我国绝大部分电网和大型可再生能源基地推广应用，

控制了全国56%的常规水/火电机组与37%的风/光机组，承担了已投运的全部8

条交直流特高压线路近区电网电压控制，在我国电网的安全运行、节能减排和大

规模可再生能源接纳等方面已经取得巨大的社会和经济效益。

正是该团队二十余年的不懈努力，使得自动电压控制与自动发电控制一样，

成为电力系统调控中心必备的两大基础性自动控制系统之一，为电力系统电压控

制从“人工”走向“自动”做出了开拓性贡献，为电力系统学科的发展做出了重

要贡献。

该书基于作者多年的科学研究和工程实践，理论紧密联系实践，有翔实的实

际大电网的现场测试和对比数据，还有华北电网、南方电网、PJM等实际大电网

AVC工程项目的介绍。因此，该书不但面向研究人员、高校高年级本科生和研究

生，而且面向电力工程师，具有十分广泛的阅研和应用价值。

2017年11月10日

前言

自动电压控制与自动发电控制一起，共同构成了现代电力系统两大基础自动

控制系统。

电压是电力系统运行的核心指标之一，