电力系统自动电压控制.ppt

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1、电力系统自动电压控制(Automatic Voltage Control)电压控制的措施：借改变发电机端电压调压；借改变变压器变比调压；借补偿设备调压。电压控制的方式：电压中枢点的逆调压和顺调压。自动电压控制的必要性：改善电能质量的要求；提高电压安全性的要求；大规模电力系统中，人工调压的方式难以胜任。自动电压控制的意义 自动电压控制是现代电网的两大自动控制系统（AGC、AVC）之一，具有提高电网电压质量、降低网损、增加稳定储备和减轻调度值班人员劳动强度的功能，能够保证电网安全经济优质运行。AGC与AVC AGC和AVC是电力系统调度自动化的最高形式，分别对应有功调节与频率控制、无功调节与电压控

2、制两个方面。目前，AGC已经能够在实际系统中实现，而AVC还不成熟，基本处于研究发展阶段。电压控制的特点 无功电源的设备种类繁多，运行状况和特性差别很大。系统电压主要受本地区无功平衡情况的制约，具有很强的区域性。从系统正常运行的角度看，允许电压在相对较大的范围内变化。AGC的总体结构 实现全网统一的AVC在结构上要解决以下两个问题。一是动态性问题，即AVC要在时域上分级，至少要有控制周期内的统筹计划、运行模式发生变化时的局部调整以及实时控制三个环节。二是空间上的关联问题，即AVC要在地域上分层，层上分区，这是由电压控制和无功平衡的特点决定的。借鉴欧洲一些国家普遍采用的三级电压优化控制模式，一般

3、将AVC分成三级控制，即一级电压控制(primary voltage control)，二级电压控制(secondary voltage control)，三级电压控制(tertiary voltage control)。一级电压控制由广泛分布在电力系统中的各种现有的自动控制装置组成，为本地控制(local control)，只用到本地的信息。控制器由本区域内控制发电机的自动电压控制器(AVR)、有载调压分接头(OLTC)及可投切的电容器组成，控制时间常数一般为几秒。在一级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值来补偿电压的快速和随机变化。二级电压控制由多个分布在电力系统各区域控制中

4、心的相互独立的区域电压控制器(SVC)组成，通过修改一级控制器的整定值来协调区域内一级控制器的行为。控制时间常数为几十秒到分钟级，控制的主要目的是保证中枢母线(pilot node)电压等于设定值。二级电压控制是一种区域控制(region control)，只用到本区域内的信息。这种分区控制的理论基础是无功电压的区域特性。三级电压控制是其中的最高层，以控制中心EMS作为决策支持系统，以全系统的经济运行为优化目标，并考虑安全性指标，最后给出各中枢母线电压幅值的设定参考值，供二级电压控制使用。在三级电压控制中要充分考虑到协调的因素，利用整个系统的全局信息来进行优化计算，其时间常数在十几分钟到小时级

5、，一般采用最优潮流技术(OPF)。AVC的两个特征 第一，AVC是一个动态的、闭环的、实时运行的控制系统。第二，AVC是一个在时域上分级，地域上分层分区的分解协调的过程。AVC的基本概念 AVC是指在正常运行情况下，通过实时监视电网无功电压情况，进行在线优化计算，分层调节控制电网无功电源及变压器分接头，调度自动化主站对接入各节点的无功补偿可控设备实行实时的最优闭环控制，满足全网安全电压约束条件下的优化无功潮流运行，达到电压优质和网损最小。实现AVC的几个热点问题：无功优化 分区及中枢节点的确定 无功负荷预报无功优化 无功优化是AVC主站设计的核心程序，位于三级电压控制系统的最高层。用于AVC主

6、站设计的无功优化程序应具有如下特点：计算速度快，收敛可靠，鲁棒性强，能处理大规模系统的优化问题。无功优化的方法 无功优化的方法总体上可分为两类：一类是基于可解析表达的数学优化方法，另一类是无需解析表达的就能进行优化的方法，即具有不同智能程度的一系列搜索类优化算法。无功优化中的一些难点和问题：无功优化问题的非线性程度；无功优化模型中大量不等式条件的处理；无功优化模型中离散变量的处理；无功优化方法与AVC分级分区相结合；无功优化从最优潮流问题中分离成相对独立的子问题，对最终的最优解的影响；用于AVC的动态无功优化问题中，各断面之间有时间耦合约束的变量的处理。分区及中枢节点的确定 分区的要求：中枢节

7、点电压的典型性 区域可控性 区域间的解耦性分区的方法：地理分区，即按照电力系统的地理分布分区，难以适应系统运行工况的大幅变化，研制以硬件形式固定的区域控制器投资很大。软件分区，就是根据某种分区算法，由软件在线自适应的完成分区，分区结果不固定，能适应电力系统的不断发展和运行工况的实时变化。无功负荷预报 无功负荷预报是实现电力系统自动电压控制的前提，没有成功的无功负荷预报，就不可能实现整个控制周期内真正意义上的AVC。目前，负荷预报的研究多集中于有功负荷，无功负荷预报要充分利用有功预报的结果和分析功率因数变化的规律。由于系统电压的变化范围相对较大，无功负荷预报还要考虑各节点无功负荷的电压特性。国内

8、AVC发展现状 江苏、河南、湖南、福建、安徽以及山东等省的电力系统都在开展对AVC的研究，一些系统也做了初步的工程实现。安徽省电网AVC系统 安徽电网按地理位置分为七个控制区。枢纽母线取区域内重要厂站的高压母线。电压上下限的确定满足在此电压范围内，区域内所有厂站的母线电压都在合格范围内。省调在满足220kV母线电压合格的前提下，尽量控制220kV变电站主变高压侧功率因数满足220kV线路达到经济分布。省调AVC对每台220kV主变下发无功指令，再由地调AVC软件控制该主变所带电网的电容器投切和变压器分接头调整。地调AVC软件将各220kV变电站主变高压侧无功负荷作为控制目标，同时要具备与省调通信的能力。试运行达到了以下设计要求：减少了区域间无功流动，降低了网损；减少了机组进相运行时间；电压波动幅度小，电压合格率达到100%；减轻了运行人员工作强度。谢 谢！