電網(wǎng)自動電壓控制v

電網(wǎng)自動電壓控制（AVC）

電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!部分AVC基本原理第二部分AVC解決方案第三部分AVC省地協(xié)調(diào)電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!1儲能元件：電容器/電抗器2電磁能量轉(zhuǎn)換：電動機(jī)3無功本身不產(chǎn)生能量消耗，但傳輸過程中引起有功/無功損耗4無功≠“無用之功”，無功優(yōu)化目的是減少無功傳輸，而不是減少無功注入電力系統(tǒng)無功功率概念電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!有功/無功/力率關(guān)系電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!1發(fā)電機(jī)組無功出力：調(diào)節(jié)勵磁，進(jìn)相/遲相2分散的補(bǔ)償裝置：電容/電抗器3靜止無功補(bǔ)償器、調(diào)相機(jī)4輸電線路充電無功電力系統(tǒng)無功電源電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!1調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力2投切電容器3投切電抗器4調(diào)整主變分接頭(改變無功分布而不輸出無功)5其他電力系統(tǒng)無功電壓調(diào)節(jié)手段電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!傳統(tǒng)電壓無功管理與控制困難1、靜態(tài)下達(dá)的電壓曲線將不能適應(yīng)日益復(fù)雜的動態(tài)潮流分布2、較難保證發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定水平所需的較好的電壓水平3、無功和電壓的就地分散控制不能滿足保持系統(tǒng)足夠的動態(tài)無功儲備的要求4、無功電壓的就地分散控制難以達(dá)到全網(wǎng)優(yōu)化的目標(biāo)5、無功電壓控制調(diào)整的勞動強(qiáng)度大電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!AVC發(fā)展路線圖法國分區(qū)分級控制全網(wǎng)離線分析OPF在線離線變電站VQC基于九區(qū)圖國內(nèi):AVC方興未艾德國基于OPF19902001地調(diào)AVC省調(diào)AVCAGC電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!國外AVC現(xiàn)狀與發(fā)展以法國為代表的分區(qū)分級（三級）控制全局優(yōu)化控制區(qū)域電壓控制器1SVC-1電力設(shè)備的自動控制裝置區(qū)域電壓控制器iSVC-i區(qū)域電壓控制器nSVC-n電力設(shè)備的自動控制裝置電力設(shè)備的自動控制裝置…………VrefVref一級控制二級控制三級控制優(yōu)點：符合無功電壓的區(qū)域性和分散性基本符合國內(nèi)網(wǎng)-省-地-縣調(diào)的分級分區(qū)調(diào)度體系不足：硬的“物理分區(qū)”可能與軟的“電氣分區(qū)”不一致僅考慮發(fā)電機(jī)，未考慮負(fù)荷側(cè)OLTC及電容器配合三級控制OPF的可用性不強(qiáng)電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!國內(nèi)電網(wǎng)AVC現(xiàn)狀國內(nèi)AVC系統(tǒng)理論研究上跟蹤國外最新進(jìn)展，技術(shù)水平與國際先進(jìn)保持同步。但是必須清醒地認(rèn)識到，與國外較為成熟的AVC系統(tǒng)相比，我國全網(wǎng)AVC閉環(huán)控制工程應(yīng)用仍然處于起步階段，應(yīng)更加注重提高實用性，使先進(jìn)算法研究與具體工程實際相結(jié)合，提高應(yīng)用水平，取得類似AGC閉環(huán)控制的良好實際運行效果。

電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!二級控制變電站監(jiān)控系統(tǒng)跟蹤i分區(qū)中樞母線電壓一級控制電壓無功優(yōu)化跟蹤j分區(qū)中樞母線電壓三級控制AVC主站分鐘級秒級小時級電廠AVC裝置電廠AVC裝置變電站監(jiān)控系統(tǒng)二級電壓控制器二級電壓控制器三級電壓控制模式電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!二級控制變電站監(jiān)控系統(tǒng)跟蹤i分區(qū)中樞母線電壓地調(diào)AVC系統(tǒng)一級控制電壓無功優(yōu)化跟蹤j分區(qū)中樞母線電壓三級控制省調(diào)AVC主站分鐘級秒級小時級電廠AVC裝置變電站監(jiān)控系統(tǒng)“軟”三級電壓控制模式電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!三級優(yōu)化目標(biāo)與二級控制目標(biāo)不一致，導(dǎo)致優(yōu)化結(jié)果經(jīng)二級控制執(zhí)行時發(fā)生偏移，經(jīng)濟(jì)性差。三級優(yōu)化的周期長，需對電壓帶寬進(jìn)行較大壓縮方有可能使中樞母線電壓定值維持長期有效性。中樞點一般應(yīng)位于分區(qū)中心或附近，但容易越限的點則一般位于電網(wǎng)的末梢，維持中樞點電壓基本不變即可維持電網(wǎng)的電壓品質(zhì)是讓人懷疑的。在100%時間里采用妥協(xié)的控制方法?！败洝比壙刂颇Ｊ酱嬖诘闹饕獑栴}電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!以較短的周期(分鐘級)啟動電壓無功優(yōu)化計算，使優(yōu)化結(jié)果能夠真實反映電網(wǎng)的電壓無功運行狀況。缺點：對狀態(tài)估計及電壓無功優(yōu)化算法的計算性能及可靠性提出了更高的要求。優(yōu)化結(jié)果直接下發(fā)至相關(guān)廠站實施閉環(huán)控制，保證控制精度高、電壓品質(zhì)優(yōu)、經(jīng)濟(jì)性好。兩級電壓控制模式的基本思路電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!具體目標(biāo)包括：提高電壓合格率；保證適當(dāng)?shù)碾妷悍€(wěn)定水平；避免離散設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)；保證控制的平穩(wěn)性；降低電能損耗。實時監(jiān)視電網(wǎng)的電壓無功運行狀況，給出電壓無功調(diào)整策略,通過閉環(huán)控制使電網(wǎng)盡可能地運行在最優(yōu)無功運行狀態(tài)或附近。AVC控制目標(biāo)電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!電壓無功特性－功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能效益

補(bǔ)償前功率因數(shù)0.60.650.70.750.80.850.9補(bǔ)償后功率因數(shù)0.95降低網(wǎng)損（％）60534638292010功率因數(shù)補(bǔ)償在傳輸環(huán)節(jié)表現(xiàn)就是無功傳輸減少電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!500kV及以上變電站地調(diào)AVC主站110kV變電站省調(diào)AVC主站220kV變電站220kV電廠AVC系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)－電網(wǎng)的分層分區(qū)分區(qū)：以220kV主變?yōu)闃屑~點進(jìn)行，分為獨立的片網(wǎng)分層：220kV主變高壓側(cè)、110kV及10kV網(wǎng)絡(luò)各片網(wǎng)電氣耦合弱，地區(qū)電網(wǎng)全網(wǎng)控制轉(zhuǎn)換為分片區(qū)控制控制變量為電容電抗器、有載主變分頭電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!1、數(shù)據(jù)傳輸實時性和可靠性2、使用方便、維護(hù)成本最小化3、運行模式靈活性4、控制軟件設(shè)計與運行工程經(jīng)驗5、系統(tǒng)配置冗余性6、安全策略完備性7、運行管理方便性地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)－設(shè)計實現(xiàn)原則電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)－控制模型目標(biāo)函數(shù)：網(wǎng)損最小約束條件：電壓合格，關(guān)口功率因數(shù)（無功）合格控制變量：離散型電容器及OLTC極值點：Q＝0，U靠近上限電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!離散量一天內(nèi)有操作次數(shù)限制，兩次調(diào)節(jié)之間有時間間隔限制。

負(fù)荷趨勢電壓趨勢調(diào)節(jié)手段降升切電容、投電抗、降檔位升降切電抗、投電容、升檔位AVC系統(tǒng)工程中離散量的控制電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!日電壓波動范圍一般具有漸變的性質(zhì)；利用歷史電壓波動情況可預(yù)測次日的合理電壓波動范圍。通過日電壓波動范圍預(yù)測，使各母線的電壓控制上、下限相容，為實時電壓控制留出盡可能大的優(yōu)化空間，提高電網(wǎng)運行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。日電壓波動范圍的預(yù)測控制電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!主要調(diào)壓手段特點省調(diào)機(jī)組連續(xù)調(diào)節(jié)地調(diào)電容、電抗、主變分接頭離散調(diào)節(jié)

離散調(diào)節(jié)手段影響設(shè)備使用壽命，主要用于粗調(diào)，連續(xù)調(diào)節(jié)手段用于細(xì)調(diào)。AVC省地協(xié)調(diào)的思路電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!220kV母線電壓水平變電站高壓側(cè)功率因數(shù)范圍U＞236

0.95≥COSφ≥0.90

236≥U＞233

0.97≥COSφ≥0.94

233≥U≥223

1.00>COSφ≥0.95

223＞U≥220

1.00>COSφ≥0.96

220＞U

1.00>COSφ≥0.97

高電壓時低力率運行，低電壓時高力率運行對所有變電站采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)計劃按季節(jié)性進(jìn)行調(diào)整AVC省地協(xié)調(diào)——長期功率因數(shù)控制計劃電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!省調(diào)AVC：實時優(yōu)化計算地調(diào)220kV變電站與省調(diào)的交換無功，在正常情況下盡量維持各變電站220kV主變無功就地平衡，在220kV電網(wǎng)電壓越限且電廠失去調(diào)節(jié)能力情況下，犧牲地調(diào)電網(wǎng)的無功平衡參與主網(wǎng)調(diào)壓；對地調(diào)AVC下發(fā)界面無功上下限或界面功率因數(shù)上下限等目標(biāo)指令。地調(diào)AVC：將所轄每個220kV變電站所屬電網(wǎng)可投/切電容器容量上傳至省調(diào)AVC；地調(diào)AVC控制主變所帶電網(wǎng)的電容器和變壓器分接頭，滿足省調(diào)AVC下發(fā)的關(guān)口無功或關(guān)口功率因數(shù)的目標(biāo)指令。AVC省地協(xié)調(diào)職責(zé)電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!1無功電源＝負(fù)荷＋損耗2電壓表征無功平衡水平（相對地，頻率表征有功平衡水平）3無功不能遠(yuǎn)距離傳輸，最好各節(jié)點分散自治平衡電力系統(tǒng)無功平衡電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!1感應(yīng)電動機(jī)，約占65%2變壓器損耗，約占20%3其他，約占15%4線路在重負(fù)荷時吸收無功（電抗消耗無功大于充電無功），輕負(fù)荷時輸出無功（電抗消耗無功小于充電無功）電力系統(tǒng)無功負(fù)荷電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!傳統(tǒng)電壓無功管理與控制方式人工分散控制，經(jīng)驗調(diào)節(jié)，典型方式如下：1、每季度對發(fā)電廠高壓母線和變電站高壓母線下達(dá)電壓曲線和功率因數(shù)要求；2、運行人員嚴(yán)密監(jiān)視電壓，必要時手動調(diào)整無功設(shè)備以滿足電壓在合格范圍；3、對電壓合格率達(dá)不到要求的電廠和供電公司罰一定數(shù)量的電量。電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!人工控制特殊難點1、電廠之間無功協(xié)調(diào)困難；2、廠站只注重母線電壓控制，無功竄動大；3、電容器投切（早投晚切）不能和電網(wǎng)實際合理協(xié)調(diào)。電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!變電站VQC基于九區(qū)圖的變電站VQC裝置及其軟件優(yōu)點：原理明晰簡單可靠性較高不足：只能控制單個廠站全網(wǎng)協(xié)調(diào)性差電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!國內(nèi)AVC系統(tǒng)發(fā)展特點自底向上，由變電站→地調(diào)→省調(diào)隨著自動化通信技術(shù)發(fā)展，經(jīng)歷了一個單站、區(qū)域、全網(wǎng)的發(fā)展過程，也是一個簡單到復(fù)雜的過程電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!三級電壓控制模式“軟”三級電壓控制模式兩級電壓控制模式電壓控制模式電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!計算機(jī)硬件水平通訊條件量測質(zhì)量狀態(tài)估計算法電壓無功優(yōu)化算法歷史的產(chǎn)物!!!三級電壓控制模式誕生的背景電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!對三級電壓控制模式進(jìn)行改進(jìn)，將硬分區(qū)改為軟分區(qū)。三級控制為二級控制提供中樞母線電壓定值。二級控制采用二次規(guī)劃模型跟蹤中樞母線電壓定值。目的：削弱對狀態(tài)估計及無功優(yōu)化算法的依賴性。由分區(qū)算法輔助進(jìn)行軟分區(qū)?！败洝比壙刂颇Ｊ降幕舅悸冯娋W(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!二級控制機(jī)組勵磁系統(tǒng)電容器電抗器主變分接頭變電站監(jiān)控系統(tǒng)電廠AVC裝置電壓無功優(yōu)化一級控制省調(diào)AVC主站分鐘級秒級地調(diào)AVC系統(tǒng)電容器電抗器主變分接頭變電站監(jiān)控系統(tǒng)遙控遙調(diào)指令遙控遙調(diào)指令高壓母線電壓定值無功范圍兩級電壓控制模式電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!部分AVC基本原理第二部分AVC解決方案第三部分AVC省地協(xié)調(diào)電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!電壓無功特性－提高電壓節(jié)能效益

提高電壓（％）123456降低網(wǎng)損（％）23.85.77.59.311.2高壓輸電原理電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!AGC啟發(fā)－AVC與AGC比較區(qū)域自適應(yīng)變化，無功在盡量小區(qū)域平衡分區(qū)固定，有功分區(qū)平衡區(qū)域平衡必須考慮無功網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑，減少支路無功可以降低網(wǎng)損控制聯(lián)絡(luò)線無功，盡量減少無功傳輸確保電壓質(zhì)量（V）自動電壓控制（AVC）不考慮有功網(wǎng)絡(luò)傳輸過程，網(wǎng)損或發(fā)電費用優(yōu)化須與EDC結(jié)合控制聯(lián)絡(luò)線有功，使有功在計劃值內(nèi)確保頻率質(zhì)量（f）自動發(fā)電控制（AGC）經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)控制目標(biāo)2控制目標(biāo)1電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)－電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點220kV變電站及以下網(wǎng)絡(luò)（110/35kV）為輻射狀運行，運行結(jié)構(gòu)相對簡單電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!地區(qū)電網(wǎng)220kV及以上網(wǎng)絡(luò)無功電壓：省調(diào)管轄、地調(diào)維護(hù)地調(diào)可觀測但不可控制控制變量為發(fā)電機(jī)應(yīng)由省調(diào)AVC進(jìn)行分析控制地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)－220kV網(wǎng)絡(luò)控制電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)－系統(tǒng)主要功能

全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)；全網(wǎng)無功優(yōu)化控制；控制全網(wǎng)關(guān)口力率；全網(wǎng)控制自動協(xié)調(diào)；省地調(diào)AVC協(xié)調(diào)控制；優(yōu)化動作次數(shù)；運行安全措施；維護(hù)方便，操作簡單,全面的歷史查詢；全網(wǎng)無功普查，根據(jù)分析及統(tǒng)計確定無功補(bǔ)償點。電網(wǎng)自動電壓控制v共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!將電壓運行區(qū)劃分為安全區(qū)、預(yù)警區(qū)及警戒區(qū)；在目標(biāo)函數(shù)中對預(yù)警區(qū)及警戒區(qū)加以懲罰。將電壓約束處理為“軟”約束；AVC系統(tǒng)工程中電壓限