0 引言

随着电网建设规模的逐渐扩大, 电网电压稳定的重要性日益凸显。AVC (Automatic Voltage Con- trol, 自动电压控制)系统主要着重于从电网全局的角度实现无功功率/电压的自动优化控制, 通过AVC系统同步进行无功优化, 降低网损, 实现电网经济调度^[1-2]。由于AVC数据参数结构复杂, AVC系统参数设置、控制数据填写繁琐^[3], 在调试接入系统数据时, 只能手工录入控制参数, 无法形成统一的标准, 引起后期维护困难。控制参数出错导致AVC系统异常的问题时有发生, 轻者可能导致AVC系统紊乱甚至崩溃, 严重时可能引发频繁操作电容器和主变压器分接头, 严重影响电网安全运行。因此, 亟待设计和开发一个集成度高、能够满足AVC系统管理需求的维护系统。

本文分析了调控一体化CC2000A平台嵌入式AVC控制数据的结构特点, 提出了可以快速导入AVC系统控制数据的实现方法, 通过建立AVC系统控制数据的通用模型, 选择控制参数, 自动批量填入AVC系统数据库, 实现对AVC系统数据高效准确控制, 为AVC系统维护提供有效管理, 实现调度自动化系统运行标准化管理。

1 地区电网AVC系统简介

AVC系统是在线模式运行的电网电压无功控制系统, 从电网优化运行的角度调整全网中各种无功控制设备的参数, 对其进行集中监视和分析计算, 在满足节点正常功率平衡及各种安全指标的约束条件下, 对无功装置进行协调优化控制, 实现电网经济运行^[4]。

本文的研究对象为中国电力科学研究院北京科东电力控制系统有限责任公司研发的基于调控一体化平台CC2000A的嵌入式AVC系统。该系统采用了一体化设计方式, 从调度自动化SCADA (Su- pervisory Control and Date Acauisition, 数据采集与监视控制)系统获取控制模型, 通过SCADA系统采集各变电站、发电厂的母线电压, 母线无功功率, 主变压器高、低压侧无功测量数据, 以及各开关状态量数据等, 经在线分析和计算, 以主变压器分接开关调节次数最少、电容器投切最合理为目的, 实现全网的无功电压优化控制^[5-6]。

2 AVC数据支撑系统设计 2.1 整体框架

AVC数据支撑系统以地区电网AVC系统功能为基础, 采取分层架构模式, 各功能模块独立设计并设有数据接口, 方便后期功能扩展, 同时各数据模块有清晰的纵向与横向逻辑关系。图 1所示为AVC数据支撑系统结构。系统分为人机会话层、过程层和数据层3层结构。人机会话层作为用户交互平台, 根据各功能对过程层发出控制指令, 功能为模式选择、数据选择、拓扑识别、数据校验、实时库数据浏览。过程层封装了各类算法、数据读取、数据结构和各类模板。数据层由数据备份、数据同步、事件记录、存储管理等模块组成。

2.2 系统业务流程

本文所设计的地区电网AVC数据支撑系统, 依据工作流程对AVC系统数据入库流程所涉及的各类基础数据进行分析和集中管理, 对各AVC实时库数据进行梳理, 建立标准的电网拓扑模型数据填入AVC系统应用实时库的流程(系统业务流程如图 2所示)。首先根据厂站类型, 进行数据模式选择, 填写入相应的AVC基础数据, 然后进行数据拓扑识别, 进行数据关系映射, 再调取不同的厂站、设备、母线数据模板, 分析计算所需相应的数据, 进行数据分配, 生成AVC系统应用实时库所需的控制数据。

2.3 系统功能 2.3.1 模式类型

数据模式分为变电站模式、光伏站模式、风电场模式3种类型。

2.3.2 数据选择

根据AVC系统实时库的要求, 选择填写厂站名称, 设备名称, 母线相关接线类型, 电压等级, 电容器、主变压器、开关等数据信息。

2.3.3 拓扑识别

根据AVC系统实时库的厂站基本信息, 对数据模式和填写的基础数据信息进行拓扑识别, 建立基础数据信息逻辑关系, 然后调用相关的数据模板, 将基础数据输入至AVC系统实时库数据模板中。

对AVC系统实时库数据拓扑做如下定义:设AVC系统实时库n个数据有个基础信息数据, 每个基础数据都受n个数据关系的约束。节点a_{j1, j2, …, jn} (0 ≤j_i≤b_i-2)为AVC系统实时库数据中的1个基础数据节点。根据拓扑结构, 厂站基本信息需要映射到多个AVC系统实时库数据中, 因此对于含有n个数据信息的厂站数据, 与AVC系统实时库的映射关系可表示为:

(1)

式中S-AVC系统实时库数据;

P_i-映射到AVC系统实时库数据中第i个基础数据的概率;

C_i-AVC系统实时库对应基础数据的映射过程。

2.3.4 数据校验

对拓扑识别中建立的数据逻辑关系与模板中的数据信息进行数据校验, 核查各类数据是否正确可靠。

3 系统应用效果 3.1 系统的投运

AVC数据支撑系统设计开发完成后, 在某光伏发电厂新接入地区AVC系统中进行了应用。系统操作界面见图 3。首先根据该光伏发电厂的设备模型选择光伏站模式, 然后选择该厂站的最高电压等级, 分别填入厂站基本信息(调度号、厂站缩写、厂站名称等)、母线参数、电容器参数和主变压器参数等。系统自动进行数据拓扑识别和分析计算, 生成AVC系统实时库所需的AVCST、AVCSHUNT、AVCXF、MONITORBUS、AVCDST、AVCDT、AVCDEV、AVCDST-DT、AVCST-DEV等9个数据文件, 并将这些数据文件上传至AVC系统。

3.2 应用效果

AVC数据支撑系统在呼和浩特供电局开展应用后, 重点解决了新厂站接入调试AVC系统时实时库数据可能出错的问题, 优化了接入新厂站时的流程, 提高了填写AVC实时库数据的效率, 缩短了AVC系统的调试时间(AVC系统调试时间由40 min缩短至5 min), 有效降低了因数据出错引发故障的概率, 确保了AVC系统安全稳定闭环控制运行。对于解决电力行业AVC系统普遍存在的维护问题以及新厂站投运调试时过于繁琐的问题提供了参考方案。