浅谈无功电压自动控制系统的基本原理
AVC与VQC运行浅析
AVC与VQC运行浅析摘要：AVC是自动电压控制系统，VQC是电压无功能控制，两者都有改善电压质量、实现无功分层平衡、以及消除人为操作失误的功能。
并且AVC与VQC在简化操作流程、保证人身安全方面也有着非常重要的作用，因此本文就对两者从工作原理、控制策略、以及应用效果来进行比较分析，为相关人员提供参考。
关键词：AVC系统；自动电压控制；VQC装置电压是评价电能质量非常重要的指标，其质量直接影响着电网的稳定性、电力设备运行的安全性，因此如何降低电网的损耗，成为了必须要解决的问题。
目前在电网系统中，常常会应用VQC，来对变电站的电压进行控制，然而随着变电站各项技术的发展，其逐渐的无法做到对电压进行最优的控制。
而AVC系统的出现有效的解决了这一问题，目前也被广泛的应用在电网系统中，对电压进行自动控制。
因此本文对于AVC跟VQC的研究具有非常现实的指导意义。
一、自动电压控制AVC系统AVC系统是一个非常复杂的系统，其即要考虑如何对发电机组进行无功控制，还要考虑如何对电容器、变压器的分接头进行投切跟控制，以此来优化电压质量。
（一）AVC的工作原理AVC系统主要是利用电网中离散事件为驱动程序，采用离散指令、动态过程相结合的形式来对电压进行有序的协调和控制。
其是利用了电网的动态过程、离散操作、以及离散指令相互作用的特点来进行设置的，目前很多电网的AVC系统都是基于南瑞OPEN-3000平台，其主要是从SCADA来进行数据的采集，以此来对电压的状态进行实时的跟踪、分析、计算，并且通过SCADA来下达控制指令，从而实现了对无功电压的控制。
（二）AVC基本结构及控制目标AVC基本结构就是主站、子站。
其中主站安装在电网的调度中心，子站安装在发电厂侧。
其工作原理就是子站将电压状态发送给主站进行数据分析，主站将分析结果，将节点电压控制指令发送给子站。
子站又分为上位机、下位机，其中上位机主要是接受主站的控制命令，下位机来进行无功电压控制。
第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术
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解：最大负荷归到高压侧
U' 2max
89.37(KV)
最小负荷归到高压侧
U' 2min
105.61(KV)
P.111
① 选择变比 最小负荷
Ut
U' 2min
U2min
U2N
105.6111 110.69(KV) 10.5
规格化
取110+0%抽头
K
110 10
)
补偿前后相同 U1，可得
XC
U2c Q
U2c
U2
PR QX U2c
PR QX U2
有多种（串并联组成）
补偿度
Kc
xC xL
一般1-4
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m
n
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有例题 P.113
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“串补”与“并补” “四”与“三”都可以提高 U2，减小有功损耗
“串补”： 直接减小U 提高U2
过激运行：向系统提供感性无功功率 欠激运行：从系统吸收感性无功功率
大小 改变励磁 →平滑改变无功 方向
实现调压
输出无功功率随端压的下降而增加
同步电动机：过激运行时向系统提供感性无功
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⑶ 并联电容器 （吸收容性无功，即发出感性无功）
Qc
U2
Xc
U 2C
➢集中使用，分散使用; ➢分相补偿; ➢随时投入（切除）;
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电力系统的无功功率电源
⑴ 同步发电机 （唯一的有功电源，也是基本的无功电源）
发电机的P-Q曲线：输出P与Q的关系 P(MW)
自动电压控制(AVC)系统控制策略的研究与应用 苏勇
自动电压控制（A VC）系统控制策略的研究与应用苏勇发表时间：2017-11-17T10:22:38.720Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：苏勇韩梁许靖[导读] 摘要：A VC是一项先进的系统控制技术，是电网电压无功控制发展的最新成果。
本文在分析A VC基本原理以及A VC设计实现的基础上，分析探讨A VC控制策略。
（国网山东即墨供电公司山东即墨 266200）摘要：AVC是一项先进的系统控制技术，是电网电压无功控制发展的最新成果。
本文在分析AVC基本原理以及AVC设计实现的基础上，分析探讨AVC控制策略。
关键词：自动电压控制AVC；无功电压引言目前我国的无功电压自动控制主要有两种模式，一种是基于变电站的AVQC分散式控匍系统，另一种是基于调度中心自动化系统遥控、遥调的集中式控制系统。
不论是哪一种控制模式其基本控制策略都是一致的，当无功补偿不能满足上级或本级关口功率因数要求时，AVC系统进行计算，给出方案投切容量适当的无功电容器补偿装置，对功率因数进行校正以便功率因数达到基本考核指标。
随着无功负荷的变化，再次出现关口功率因数越限时计算再投切相应的电容器，一旦检查电容器容量不合适，就判定为系统无可投或可切容量。
1.AVC原理介绍发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电压发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减。
励磁电流的改变则是通过调整励磁调节器的给定值来实现的。
中调AVC主站每隔一段时间对网内具备条件的发电机组下发一个无功目标指令，发电厂侧通讯数据处理平台同时接收主站的无功指令和远动终端采集的实时数据，经过综合运算处理后，将数据通过现场通讯网络发送至YC-2008无功自动调控装置。
YC-2008装置经过计算，并综合考虑系统及设备故障以及AVR各种限制，闭锁条件后，给出当前运行方式下，在发电机能力范围内的调节方案，然后想励磁调节器发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其机组无功和母线电压维持在中调下达的母线电压指令或（无功指令）附近。
电力系统电压和无功功率控制
以负荷侧电压Ub表示，线路的电压降落（折 算到高压侧） ：
S P jQ Ub * I* Ub * (IY jIW )
U I *Z
(IY jI W ) * (R jX )
P jQ * (R jX ) Ub
PR QX j PX QR
Ub
Ub
Ub jUb
其中，Ub
PR QX Ub
/
K2
• 从上述分析可得，影响负荷端电压的因素有： ➢ 发电机端电压UG 或 Eq ➢ 变压器变比K1，K2 ➢ 负荷节点的有功、无功负荷P＋jQ
➢ 电力系统网络中的参数R＋jX
因此，为了有效控制电力系统中的电压，就可以针对 上述因素进行。其中，根据前面推导过程得出的结论，无 功功率的分布起着决定性的作用。
异步电动机的转矩 Md U 2 电炉的功率 P U 2
照明设备发光和亮度大幅度下降。 电压过高时：
电气设备绝缘受损、铁心饱和、铁损增加、 温度升高、寿命缩短。
电压闪变对用户产生不良影响。
1、电压控制的必要性
（2）电压偏移对电力系统的影响 电厂，特别是火电厂，很多辅机由电动机
驱动，电压降低会使它们的出力下降，从而影 响发电厂出力，严重时可能造成“电压崩溃”。
异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重， 故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电 动机决定。异步电动机的无功消耗为：
ห้องสมุดไป่ตู้
QL
Qm
Q
U2 Xm
I 2 X
Qm— 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成 正比。
Qσ—异步电动机漏抗Xσ的无功损耗，与负荷电流平方成 正比。
曲线1、2的交点确定了 节 点 的 电 压 值 UA ， 电 力 系统在此电压水平下达 到无功功率平衡。
AGC_AVC基本原理介绍
3、AVC的约束条件 (1) Qimin＜Qi ＜ Qimax Qimin机组最小无功值 Qimax机组最大无功值 (2) 功率因数在允许值范围内 (3) 满足最大转子电流，最大定子电流和定 子电压限值 注： Qi –AVC分配到第i台参加AVC机组的无 功功率。
4、机组间无功分配的因素 (1) 无功功率的调整首先由调相运行的机组承担， 剩余的部分由参加无功调节的机组分担； (2) 运行机组间的无功功率一般按机组承担无功负 荷的能力成比例的分配； (3) 考虑各机组有功负荷的大小，按一定的功率因 数分配机组的无功功率； (4) 当电厂的升压变压器带有有载调压抽头时，机 组的无功功率的调整要与变压器的抽头调节相配 合，一般在调整变压器抽头之前，应最大限度的 利用发电机的电压调整范围； (5) 要考虑机组的最大和最小无功功率的限制。
(3) 调节开环/闭环 开环方式下，AGC程序仅给出AGC机组负 荷分配指导，但不作为机组设定值，此时 机组设定值仍由操作员给定； 闭环工作方式下，AGC程序给出参加AGC 机组有功设定值，通过LCU作用至机组执 行，此时机组设定值跟踪AGC设定值。 当AGC设定为“定值”时，全场有功负荷由 中调直接给定，“曲线”方式时，将中调 给定的负荷曲线or当地运行人员设定的负荷 曲线值作为全厂有功负荷。
7、AGC参数设置 AGC有关参数可根据各电厂的情况在数据库 中AGC、AVC模块中修改，还可以根据当 时实际运行条件，在AGC控制画面上在线 修改。
三、AVC功能的实现
1、AVC的功能 (1) 按给定无功方式控制无功负荷分配-按中 调/当地给定的母线电压值，对全厂无功进行 分配，使母线电压维持在给定水平； (2) 按电压曲线方式控制母线电压-按照中调/ 当地设定的电压曲线的当前最小值，对全厂 无功进行分配，使母线电压维持在曲线设定 值水平；
电力系统电压控制
确定中枢点 电压范围
编制中枢点电压曲线
调控中枢 点电压
利用各种调压措施
电压在规定 范围变化
用户电压符合要求
中枢点电压的管理
电压允许偏差值范围
二 电力系统电压/无功的基本理论
电压/无功 关系 负荷无功 电压特性 无功平衡 电源无功-电压 特性 维持电网正常电压水平下的无功功率平衡，是保证电网电压质量的基本条件
泰州地区电网运行效益
降低线损 用户电压合格率上升
七 电压稳定性及其控制
电压稳定性
相关知识
机理分析
电压稳定性研究的发展过程 电压稳定的相关概念 电压稳定性的分类 电压不稳定事件的特征
电压失稳的一般解释 静态电压崩溃机理解释 动态电压崩溃机理解释
一级电压控制 二级电压控制 三级电压控制 系统在不同状态下的电压控制
电压稳定性研究的发展过程
从马尔科维奇提出第一个判据到20世纪70年代中期，是电压稳定问题未引起足够重视的阶段；
第一阶段
第二阶段
第三阶段
从20世纪70时年代末到20世纪80年代中期，是注重静态研究的阶段；
从20世纪80年代中期到现在，是以动态机理的探讨为基础的全面研究阶段。
电力系统是一个动态系统，电力系统电压稳定性是整个电力系统稳定性的一个分支。最早在20世纪40年代，前苏联学者H.M.马尔科维奇再研究负荷稳定性时，提出第一个电压稳定判据，故电压稳定性有时也称为负荷稳定性。
结论： 1）变压器向系统吸收的无功与电压的平方U2D成正比。 2）负荷所需无功随电压升高而增加，随电压降低而减少。
投退电容器对电压的影响
结论： 1）投入电容器组后，变压器负荷侧电压升高 2）退出电容器组后，变压器负荷侧电压降低 3）防止电容器的影响，造成负荷侧电压过高
风电场AVC自动电压无功控制概述
风电场AVC自动电压无功控制概述摘要：随着风电场装机容量的增大，并网风电场及其接入地区电网的安全稳定运行日益受到关注，其中一个重要方面就是风电系统的电压和无功功率问题。
大规模风电并网会引起电网电压波动，尤其以接入点的电压波动最为突出。
显然，抑制风电场接入点电压波动需要建立风电场级的AVC（自动电压控制Automatic Voltage Control）系统，这对保障电能质量、提高输电效率、降低网损、实现系统稳定而经济运行、顺应社会发展、共创和谐社会有着长远的意义。
关键词：风电场；AVC；无功控制一、系统架构风电场无功电压控制系统的控制对象包括风电机组、无功补偿装置（SVC、SVG等）以及升压变电站主变压器分接头三部分。
风电场自动电压控制系统应能合理分配风电机组、无功补偿装置的无功出力均衡，保证风电场设备在安全稳定运行的前提下，实现动态的连续调节以控制并网点电压，满足电网电压的要求。
（一）AVC子站控制终端接收调度AVC主站系统的各种遥调指令，并可靠、准确执行，同时将子站相关信息上传到AVC调度主站。
AVC子站系统具有分析和计算功能，通过特定优化策略完成无功在受控源间的分配，达到调压的目的。
子站建立了完整可靠的安全约束条件，从而完成正确的动作。
（二）AVC子站控制终端可以实现对多个无功源的协调控制，同时AVC子站还可以进行进一步的优化，充分考虑设备电气特性、操作特性、设备寿命等因素，结合风电场和电网运行状态采取适合的措施快速响应调节要求。
（三）AVC子站系统控制终端与站内综合自动化系统、风电机组监控系统、无功补偿装置控制器、并联电容器等监控对象相连，完成信息采集和控制调节的功能。
二、风电场AVC控制目标、控制对象及控制模式（一）控制目标AVC子站以风电场高压侧母线电压或上网无功功率为控制目标。
（二）控制对象AVC子站依据调度AVC主站下发的高压母线电压，具备自动对风电场内各种无功设备进行无功电压协调控制的功能。
电压无功自动投切装置VQC
讲座
何谓VQC装置？
• VQC装置是根据电网电压、无功的变化， 为满足供电用户的电压，供电部门力率 的要求，自动调整变压器分接头、投切 电容器的自动装置。
VQC装置的控制目的：
• 1.实时检测系统电压，无功功率，功率因 数等参数，通过投切电容器（电抗器）、 调节变压器分接头，使得输出电压和功 率因数在合格范围内，从而达到提高供 电质量的目的。
• 2.调整电压为第一目标，调整COSФ （或 Q）为第二目标。
VQC的基本控制原理：
域（8） V越上限，力率上限
域（7） V正常，力率上限
域7S
域（6） V越下限，力率上限
域（1） V越上限，力率正常
域（9） V正常，力率正常
域（5） V越下限，力率正常
域（2） V越上限，力率下限
域3S
V上限
域（3） V正常，力率下限
• SOE信息区显示事件记录的序号、遥信号、 状态、和变位时间。
• SOE序号越小， SOE越新，存储容量为 128条记录。
• SOE遥信号为发生变位的遥信编号。 • SOE状态为遥信发生变位后的状态。“”
表示开关闭合或保护动作，“ ”表示 开关断开或保护未动作。
SOE信息界面
• 遥信信息区 • 状态信息区
• 修改完毕后按下“确认”键。
遥信修改界面
• 遥信信息区 • 状态信息区
3.2 时间修改
• 在修改功能分区按下“2”键进入时间修改 界面。
• 将光标移到待修改位置，先按“修改” 键则用“0~9”键替换相应数据。
• 修改完毕后按下“确认”键。
时间修改界面
• 遥信信息区
• 积、跳变次数修改界面
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浅谈无功电压自动控制系统的基本原理
摘要：随着电力系统快速发展，我国电网规模不断扩大，电网各级结构和运行
方式变得日益复杂，传统的无功电压手动调节方式已经越来越不适用于电力系统
的需要，无功电压自动控制( AVC) 系统成为降低电网损耗、减轻运行人员劳动强度、改善电能质量必不可少的手段。
因此，本文针对无功电压自动控制系统的基
本原理进行了分析。
关键词：无功电压；自动控制系统；基本原理
一、无功电压自动控制系统概述
AVC系统是用地区电网实时的运行数据，以全电网的角度做出科学分析得出
最佳的无功电压调节方面的策略。
它有着诸如电网无功电压安全稳定性和电网运
行的经济性以及电能质量等多方面因素，达成全电网上下级协调一体，进而提升
全省电网电压质量及供电局精益化运行水平。
目前，琼海供电局采用国电南瑞科技股份有限公司开发的OPEN3000系统作
为主网调度自动化系统（简称“EMS系统”），AVC系统方面采用南瑞继保电气有
限公司开发的PCS-9000系统，琼海地区电网无功电压自动控制系统主要是通过利用EMS系统所采集的琼海地区主网各节点的电压、有功功率、无功功率等实时数据开展在线分析和计算，在保证电力系统安全稳定运行的前提下，采用综合优化
判断方式，以满足电网网损最小，电压质量最高，主变调档次数最少以及变电站
所有容抗器投退最合理的目标。
最后，对于琼海电网来说，其无功电压自动优化
控制这样一个目的，就是利用调度自动化系统的遥控遥调手段来达成的。
二、无功电压自动控制控制流程
AVC系统要从EMS系统获取电网模型，同时要通过EMS系统转发遥控命令，AVC系统与EMS系统之间通过点对点方式进行数据交互。
EMS平台提供电网模型导出，并将电网实时数据发送给AVC系统，AVC系统利用结合电网实时数据及电
网模型进行无功优化计算并把优化方案提供给EMS系统用来指导EMS系统对电
网无功补偿设备及主变进行调控。
AVC系统控制原理如下图3-2所示：图3-2：AVC系统控制原理
三、与调度自动化系统通讯及数据交互
AVC系统通过FTP从主站EMS系统获取电网模型和实时采集数据，主站EMS
系统为AVC系统提供电网模型XML文件和实时采集数据E格式文件，导出的
XML和E格式文件应符合IEC61970-503标准。
在导出文件中，数据对象资源的标
识应采用统一编码，电网模型XML文件包含所有的厂站和其设备（线路、开关、主变、母线、电容器）信息，在电网模型有变化时主动发布新的XML文件，AVC
通过FTP方式获取文件并导入数据库，为避免AVC系统及EMS系统模型不统一，琼海AVC系统单独设置每日上午7点自动进行一次模型同步操作；E格式文件包
含当前EMS实时采集数据，AVC通过FTP方式周期（分钟级）获取量测数据并导
入实时库，为避免传输数据量过大造成通道堵塞，一般设置E格式文件的发送间
隔为1~3分钟。
AVC系统在获取电网模型和实时采集数据后才能对数据进行分析
处理，形成控制策略。
对于AVC系统来说，为保证模型的正确性，在AVC控制模型功能建立过程之中，所采用为离线方法。
这样，其实时控制在建模过程之中是不受到影响的。
与
此同时，为了将准确性在模型以及参数方面体现出来，无论是参数的校核还是控
制模型都是要配备的。
EMS系统提供发电厂、变电站设备的全遥信、遥测数据，接收AVC系统下发
的厂站遥控命令。
AVC系统与EMS系统通过TCP/IP通讯，采用扩展104规约。
EMS系统是通讯的服务端，AVC系统是过TCP/IP通讯的客户端。
具体如下：（1）为防止误控风险，AVC系统主站必须按照104扩展规约向EMS系统发
送含有测点ID以及厂站ID内容的控制指令，经EMS系统进行设备ID是否匹配
及设备是否可控的验证后，下发给厂站等可控设备；
（2）EMS系统需确保收到AVC系统的遥控目标与EMS系统发出含有的遥控
目标一致，为确保可追溯性，EMS系统要对接收和发出的遥控保留日志，并将指
令下发结果反馈给AVC系统；
（3）AVC系统所下发控制指令的正确性由AVC系统负责。
（4）AVC系统通过104规约网络通道传输服务器运行实时参数、各个变电站的AVC遥控闭锁信号给EMS，方便监控人员及时响应并处理AVC系统各类异常信息。
AVC系统与EMS系统通讯流程图如下图3-3所示
图3-3：AVC系统与EMS系统通讯流程图
四、站控级控制策略与区域控制策略
1)AVC应具备利用九区图实现站控级决策的功能，同时能对九区图里面的每
一个区域控制规则实施人工的配置；
2)站控级策略应满足区域控制级下发的目标，应考虑整个电网范围相关控制
约束条件。
所以，在优先级方面，跟区域控制级策略相比，站级控
制策略要低于前者；
3)在借助于组合动作策略的情况下，站级控制策略是可以将单一策略过调的
问题予以解决的；
4)对于依据时段配置是能够予以支持的，并能够精准调整容抗器投退及主变
调档；
5)当出现电压越过上下限值的情况时，应优先对电压进行调整使其恢复正常；
6)站控级策略应制定变电站各电压等级优先级表，当出现各母线电压同时满
足控制条件时，需按照规定的先后控制顺序调整。
区域控制级策略与站控级策略不同，其是以整个控制区域的角度全局考虑各
项约束条件，然后下发目标指令用以协调区域内各厂站的控制，合理规划设备控
制的次数。
与此同时，这样的几个目的就能够达成：其一为无功就地平衡；其二
为每一级的母线电压合格；其三为关口功率因数的成功。
这样，区域控制级的策略，就应该做到对于这样的一些要求的满足：
1)就区域的控制级策略而言，要应遵循从低压向高压无功逐级就地平衡，再
由高压向低压开展电压调节的原则，还可针对区域控制规则进行单独定制；
2)对于区域内容抗器来说，区域控制级策略可以实现上下级变电站变压器调
档和控制策略的配合来产生将其投退的次数减少目的；
3)对于一些策略过调问题，借助于一系列动作策略，区域控制级的策略是能
够予以有效处理的；
4)区域控制级策略应在满足模型参数准确性、量测精度、调度员潮流的指标
要求下，应该选用优化潮流算法的区域控制目标；
5)区域控制的作用对象应独立于别的正常的区域。
而对于其产生影响则是不
应该的；
6)对于策略的计算，要通过应对控制策略的制定，达到对失败进行有效控制
之目的。
参考文献：
[1]应用电网运行大数据分析实现无功电压精准控制[J]. 曹媛. 电工电气.
2017(12)
[2]无功电压调控失配风险评估及其系统开发[J]. 李峰,张勇军,张豪,杨银国,管霖,许亮. 华南理工大学学报(自然科学版). 2013(05)
[3]大方式下省地电网无功电压实时趋优控制方法[J]. 周保荣,羿应棋,张勇军,黄
廷城. 电力系统自动化. 2017(11)
姓名：罗杰，年龄：1987.1.1，性别：男，籍贯：海南省琼海市，民族：汉族，学历：大学本科，职称：工程师，职务：琼海供电局自动化安全防护专责，究方向：调度自动化。