© 2013 Huizhong Xu，Xiaoqun Ding，Jing Shi，Guangyu Chen. Elsevier B. V.出版，美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 4（2013）2 - 82013年AASRI智能系统与控制传统AVC向智能AVC过渡的研究徐惠忠a，丁晓群b，施静b *，陈广宇ba南京工业职业技术学院电气工程系，江苏b河海大学能源与电子学院，南京211100摘要本文首先介绍了智能电网与智能AVC的关系。本文通过对传统AVC在实际应用中存在的一些问题，结合当前电网发展的实际情况，指出传统AVC已无法适应当前电网的发展需求和智能AVC的发展趋势，通过对嵌入式智能AVC的研究和全面阐述，包括智能AVC的新特点，指出了智能AVC未来的发展方向和部分功能需求。© 2013作者。由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审关键词：智能AVC;嵌入式;多目标;新能源;智能报警与评估1. 前言目前，智能电网在全球范围内受到高度重视。欧美国家将智能电网作为国家战略的重要组成部分。国家电网公司提出了“坚强智能电网”的概念，并提出了到2020年全面建成“坚强智能电网”智能电网是一种新型的输配电系统* 通讯作者。联系电话：电话：025 - 83733751传真：025 - 83733751电子邮件地址：shijing0119@126.com2212-6716 © 2013作者由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。美国应用科学研究所负责的选择和/或同行评审doi：10.1016/j.aasri.2013.10.002Huizhong Xu等/ AASRI Procedia 4（2013）23该系统是集现代电力工程技术、分布式发电和储能技术、先进的传感和监测控制技术、信息处理和通信技术于一体的新型输配电系统。它能够为用户提供一系列的增值服务，实现网格与用户之间的交互。同时具有自愈和自适应能力，实现了对新能源控制的灵活接入，实现了对海量监控信息的智能分析和智能决策。作为智能电网建设的一项内容--智能自动电压控制（Smart AVC）也面临着 智能电网建设的必要性[1]。智能AVC解决了传统自动电压控制系统没有涉及到的问题，也是智能AVC未来发展的必然趋势。传统的AVC是从全网的角度进行无功电压优化控制的。为电网经济运行作出了重要贡献。然而，随着电网的不断发展壮大和新能源发电的不断涌入，传统的无功优化已经很难使电网上一层台阶。因此，建立智能自动电压控制（Smart AVC）系统已势在必行[1][2]。2传统AVC传统的AVC是对特定运行截面的电压无功优化控制。它本质上是一个最优潮流问题，可以用一个非线性优化数学模型来描述。通常，电网运行的安全性被视为约束条件。以提高经济性为优化目标。What’s more, traditional AVC realizes the whole network 该数学模型可简要描述如下：最小f V，，B，T（1）平等约束：PGiQGiPLiQLiPijV，，B，T0Qij V，，B，T0i SNi SN（二）不平等限制：吉吉吉比比奎B我i SGi SCTTT i i S（三）ii TViVi Vii其中：F V，B，T 是目标函数。在大多数情况下，它是有功功率损耗;乙奎PLi和QLi呈现电压幅值、电压相位、注入有功、无功的功率分别注入节点I的有功、有功负荷和无功负荷的功率;Bi为并联并联补偿装置的磁阻i; Ti 是OLTC Transformer分接头的每单位比率i; SN 是j SNj SN4Huizhong Xu等/ AASRI Procedia 4（2013）2所有节点的集合 为并联补偿装置的集合;SC为并联补偿装置的集合;ST是有载分接Transformer分接头的集合随着电网的发展和新能源的使用，AVC的要求正在增加。特别是在免维护运行中3.智能AVC传统的AVC和EMS的穿梭机采用的是插入式AVC模型。通过与EMS的接口，实现了AVC和数据采集模块。但是这种方法给运行维护人员带来了较大的工作量。他们经常维护EMS和AVC两个系统，这是重复劳动，效率太低。虽然传统的嵌入式方法也可以实现AVC系统嵌入到EMS系统中，但也存在以下两个缺点：1）数据读取使用EMS厂商提供的API函数好途包读取数据库; 2）开放高层数据库权限可能给EMS系统带来安全隐患。因此，无论是传统的AVC接入方式还是嵌入式方式都存在一定的不足。采用/利用IEC 61970标准中的CIS接口部分实现嵌入，可以避免这些问题。混凝土预埋方法如下：GDA获取实时模型IDL定义接口实现远程控制4 智能AVC智能AVC与传统AVC相比，主要在以下三个功能上实现了改造[5]。4.1 新能源当量模型1) 风力涡轮机模型风速的随机性导致了风电功率的不确定性。风力发电功率与风速的立方成正比。但是只有一部分风能可以被风力发电机利用，并转化为机械能。随机功率的表达式：Pm0.5CP SV3（四）式中：S为风机叶片Cp是风能的风能利用系数，其是叶尖速比的函数。该关系的函数可以通过实验或已有的测试数据得到。并且可以使用Huizhong Xu等/ AASRI Procedia 4（2013）252MK图1.异步发电机用插值法计算风能利用系数。当风速大于切入风速小于额定风速时，用式（4）计算风机输出功率;当风速大于额定风速小于切出风速时，风机输出功率为额定功率[4]。2) 异步发电机等值模型在图1的等效电路中Pe（rU2r/s/s）2 x22k（5）x2rs j[（xx）x x s2 x r2]ZM 2MKm km 22（x x）2s2（六）式中：Z为异步发电机的等效阻抗，xkx1x2，U为机端电压。3) 同步发电机一般来说，同步发电机通常分为两种同步发电机：同步发电机具有调节励磁的能力，而励磁调节器不具有这种能力。前者的控制方法有电压控制和功率因数控制两种。但实际的同步发电机大多缺乏励磁控制能力。在实际生产中，当极数较短时，速度较高时，采用凸极结构。功率特性可以从等效电路图中得出PEqUXQ罪（七）EqUU2QcosXqXq（八）R26Huizhong Xu等/ AASRI Procedia 4（2013）2式中：P Q分别为有功输出和无功输出，Eq为负载电压同步发电机由于无励磁调节系统，EDGq 是一个常数，Xd是同步发电机的同步电抗，V为端电压，为功角[5]。4.2 多目标优化建模研究传统AVC在无功潮流优化中考虑的是单目标优化问题，图2.隐式电平同步发生器在运行过程中，不可避免地会对系统电压稳定性产生一定的影响。因此，在传统优化目标的基础上，将静态电压稳定裕度的提高作为一个子目标函数加入无功潮流优化模型，通过优化计算和调整达到提高系统电压稳定预期的目的。电力系统无功潮流优化的数学模型包括变量约束、约束方程的趋势和目标函数：电力系统无功潮流优化的目标函数一般包括技术目标和经济目标。经济目标主要包括系统有功功率最小;而技术目标包括系统负荷节点电压水平最佳（电压波动最小）、系统电压稳定裕度。因此，目标函数可以表示为：m in（PLo s s）10、x= 0（m in）m in（V）（九）1. 系统N磷流失Vii1j iVjGijcosij（十）其中，PLoss为输电系统的功率损耗;V为电压幅值（发电机端电压作为控制变量，可调）; j为与节点i相关联的节点。Huizhong Xu等/ AASRI Procedia 4（2013）272. 系统电压稳定裕度本文将雅可比矩阵特征值最大化的最小收敛模视为系统无功潮流优化的目标之一，即：最大值（最小值）最大值（最小值|eig（J）|）（十一）其中，J是收敛趋势Jacobi矩阵，eig（J）是Jacobi矩阵特征值模，min| eig（J）|是指雅可比矩阵的最小特征值的模。3.电压偏移目标函数电压偏移的目标函数是使每个节点的电压的偏移量与理想电压值范围之和最小化，即增加负载节点的电压电平。函数可以表示为：N（|V V理想|（五）最小值（V）我我我i1Vi（十二）在哪里，ViV为系统负荷节点i的实际电压;理想我是系统负载节点V理想i;i 是负载节点i的最大允许电压偏移在这篇文章中我是1的值，并且Vi 是+5%的值[2]。4.3 智能AVC报警及评估方法传统的AVC只是给出一个告警或异常信息，而不给出告警或异常的原因。因此，传统的AVC导致用户无法及时准确地定位这些问题，并且在处理一些极端情况时给用户带来困难。在这种情况下，如果能够实时准确地给出告警和异常的原因，对一些异常故障能够采取及时有效的解决方案，保证电网更加安全稳定。推理机是专家系统的重要组成部分。它采用了专家系统中的知识推理。利用专家的经验、知识和一些推理方法，我们可以介绍结果。通过对推理机的分析和推理，我们可以利用一些信息通过推理问题进行推理和还原。1)异常和报警通过对异常事件的逆向推理和分析，完成异常信息的推理，得到问题并及时发现问题，如：通信错误告警情况的推理;通道异常告警情况的推理;设备故障和闭锁告警的推理。2)控制命令对于某些系统不启动或无法调制的特殊情况，通过推理来验证系统控制的正确性，例如：电压线路报警系统无命令情况的推理;电压线路系统控制命令情况的推理。智能评估的主要研究内容包括以下几个方面：1) 通过对无功补偿曲线的分析，可以发现全网无功功率薄弱V8Huizhong Xu等/ AASRI Procedia 4（2013）2积分和补偿能力;2) 现有设备网损变化分析3) 负荷变化分析;4) 变电站运行方式变化分析。5 结论本文在分析传统AVC不足的基础上，对未来智能AVC嵌入方法和系统功能进行了展望。并在此基础上详细阐述了基于CIM标准的智能AVC嵌入方法和智能AVC区别于传统AVC的一些新特性。为今后智能AVC的发展和完善提供了新的思路。引用[1]唐银生，丁晓群。智能AVC的特点及其构建研究.电力系统技术，2010，34（10）：10-14.[2]丁晓群，周玲，陈光宇。自动电压控制（AVC）技术及案例分析。北京：机械工业出版社，2010.[3]陈琳，钟进，倪怡欣，et.含分布式电源的辐射状配电网无功优化规划。中国电机工程学报，2006，30（14）：20-24.[4]吴俊玲，周双喜，孙建锋，et.风电场接入电力系统的最大注入功率分析.电力系统技术，2004，28（20）：28-32.[5] 丁晓群，周玲，陈光宇。智能自动电压控制（Smart AVC）技术。北京：机械工业出版社，2012.
