智能自动电压控制（Smart AVC）的研究

0AASRI Procedia 4(2013) 85-8902212-6716 © 2013年作者。由ElsevierB.V.出版。选择和/或同行评审由美国应用科学研究所负责。doi: 10.1016/j.aasri.2013.10.0140ScienceDirect02013 AASRI智能系统和控制会议0智能自动电压控制（智能AVC）的研究0AVC）0Xiaoqun Ding a，Jing Shi a*，Ling Zhou a0a能源与电子学院，河海大学，中国南京2111000摘要0本文首先简要介绍了智能的基本知识，以及传统AVC的缺点。然后从实际情况和智能AVC的新功能与传统AVC的实际应用问题相结合，指出了智能AVC的结论是不可避免的。同时，还指出了智能AVC的未来发展方向。©2013年XiaoqunDing，Jing Shi，Ling Zhou。由Elsevier B.V.出版。选择和/或同行评审由美国应用科学研究所负责。关键词：智能AVC；“自愈”；多目标；在线控制，预防和评估；新能源。0AVC。然后从四个方面全面阐述了智能AVC的主要功能。通过将传统AVC的实际应用问题与实际情况以及智能AVC的新功能相结合，本文指出了智能AVC的结论是不可避免的。同时，也指出了智能AVC的未来发展方向。01.前言0智能AVC是智能电网建设的重要组成部分。智能AVC的技术特点0AVC是信息化、数字化、自动化和互动化的。在智能AVC系统的设计和应用中，可以使用结构化系统化、精细分析、智能控制和互动协调来具体反映。目前，智能AVC的建设仍处于概念层面，其具体实现面临着巨大困难。简单的智能AVC不是一种简单和直接的0*通讯作者。电话：+8625-15895967215；传真：+8625-83733751。电子邮件地址：shijing0119@126.com0可在www.sciencedirect.com上在线获取0©2013年作者。由Elsevier B.V.出版。选择和/或同0以CC BY-NC-ND许可证进行开放访问。0以CC BY-NC-ND许可证进行开放访问。086 Xiaoqun Ding等/ AASRI Procedia 4（2013）85-890智能AVC需要电力发电、供电、用户和学术界以及工程界共同努力。在不久的将来，我相信智能AVC将在我国实现，并为我们的生活和电网带来不可估量的好处。智能AVC系统可以实时控制电网的运行状态，检测和消除潜在故障。在较少的人力参与下，它可以避免因电压而导致的停电，并具有电网的自愈能力。此外，智能AVC可以优化电网运行，支持太阳能、风能等分布式电力的接入，降低电力成本，提高供电可靠性[1,2]。02.传统AVC和智能AVC0国内无功功率和电压控制（传统AVC）始于20世纪80年代，其控制模式经历了变电站电压和无功功率控制系统（VQC）、基于整个网络优化的集中式自动电压控制、基于"软"分区的整个网络三次电压控制、基于整个网络优化的分布式控制。传统AVC可以解决电压合格率和功率因数合格率，降低网损率，有效减少配电变压器、电容器和电抗器设备的接线开关数量和动作次数。传统AVC在这些方面发挥了重要作用。但是，传统AVC存在调节过程不够精细的缺陷，不能真正实现无功功率现场和分层平衡的目标。此外，它也无法完全合理地控制电压波动，并且在电网故障中无法自愈恢复电压[3,4]。最后，它声称传统AVC的控制模式在其特定领域发挥了重要作用。但由于其功能的不完善，在运行中存在一系列亟待改进的问题，这决定了智能AVC的发展是必需的。03.智能AVC的主要功能提出和研究0智能AVC的建设需要解决传统AVC的现存问题，还需要积极应对智能电网可能出现的新问题。智能AVC的目标如下：智能AVC的研发应在传统AVC的基础上进行，并且可以与传统AVC兼容，减少浪费，优化资源。智能AVC不受任何通道或电网故障因素的影响。分布式计算的结果适应运行模式功能的任何变化。智能AVC通过就地计算补偿制定闭环控制系统实现自愈能力。它可以避免因电压问题而导致的停电，有效抵御攻击，帮助电网提高防灾能力；并且能够处理大量数据，进行无功调度和主动协调调度[1,5]。下面从四个方面对智能AVC进行详细研究：03.1智能AVC和电网“自愈”0智能AVC的自愈能力是指在电网发生电压崩溃事故时，系统可以在没有或几乎没有人为干预的情况下恢复电压水平的能力。本质上，电网快速实现了局部无功平衡的能力。要实现智能电网的自愈功能，核心是实时在线决策，实现无故障和稳定运行，小故障自主运行。防止大范围级联故障的发生是电网在大故障事件发生时的自我预防和自我恢复能力。为了实现智能AVC的自愈功能并借鉴电网运行状态，运行087 Xiaoqun Ding等/ AASRI Procedia 4（2013）85-890当智能电网的运行状态异常时，可以首先将其划分为非正常区域、故障干扰区域和维修保养区域。进行工作空间划分后，可以分别控制三个非正常区域，并最终确保电网在正常区域内运行优化。因此，电网实现了优化运行，优化了电网资源的配置。这样，电网运行可以划分为以下五个区域：优化运行区域、常规运行区域、异常和脆弱区域、应急和故障区域以及维修保养区域。03.2基于智能AVC的多目标优化建模0智能AVC系统的多目标无功功率优化建模是通过传统电力系统无功功率流优化的单一目标函数转化而来的。该模型为:0P损耗f(x)V0其中，min(P Loss)表示系统的最小有功功率损耗，min(U)表示最佳0系统负荷节点电压水平(最小电压波动), ) max( min 为最大系统电压稳定余量.无功功率优化的等式约束主要包括流量方程的等式约束、控制变量(变压器档位调节、无功补偿容量确定、发电机端电压调节)的约束，这些约束必须满足系统潮流方程.无功功率优化的变量约束主要包括状态变量约束和控制变量约束，其中控制变量包括变压器电压比、无功补偿容量和发电机端电压；状态变量包括负荷节点电压和发电机注入无功功率以及最大输电容量的限制.03.3 智能配电网和配电网AVC0智能配电网是智能电网的重要组成部分，它与我们能否成功实现智能电网有着密切的关系.相比传统配电网，智能配电网具有以下特点： 1) 它具有更高的供电可靠性.它具有抵御自然灾害和外部破坏的能力，能够智能处理实时预测的电网安全风险并将配电网故障对用户的影响最小化. 2) 它具有更高质量的电能.它采用先进的电力电子技术和电能质量监测和补偿技术，实现无功功率和电压控制的优化.它可以确保电压连续供电的质量敏感设备，高质量和供电的连续性. 3) 它更加互动.它支持在配电网接入大量分布式发电单元、储能设备、可再生能源，并无缝连接到配电网.它支持微网运行，并增加了配电网运行的灵活性和负荷供电的可靠性.智能配电网AVC的关键技术是：智能配电网是一个高度开放的网络系统，系统的每个部分可以通过建立先进的通信系统实现双向通信.智能配电网AVC携带着自己的软件工具，这些工具在数据库内高度集成了界面、趋势、报告等服务，使系统更加简单高效.智能配电网AVC可以在人机界面上精细显示实时的状态和事件，根据用户的要求选择显示的条件和事件，并根据用户要求更新速度信息.088     Xiaoqun Ding et al. /  AASRI Procedia  4 ( 2013 )  85 – 890近年来，随着能源危机的逐渐加剧和环境保护意识的增强，风能和光伏发电越来越重要，已成为最具前景的可再生能源发电方式.作为最具发展潜力的可再生能源发电技术，风能在中国有着快速发展，其中很多都接入了配电网.由于风能的随机性和间歇性，风力发电机组的输出功率会随风速的随机变化而变化，而风场和电网会对现有配电系统的正常运行造成干扰.因此，将风电场的有功功率控制纳入配电网，与电网进行无功电压调节和优化运行引起了广泛关注.传统电网的无功功率和电压控制，通过改变有载调压器的变压器电压比和切换电容器组的调压器，减少了网络损耗，提高了电压质量，当满足电压质量要求时.从而提高了电力配送的经济性和网络运行的安全性.大容量的风电场和电网运行会对现有配电网的电压调节设备造成干扰，甚至严重影响配电网电压控制功能的失效，影响电网的最优运行.智能AVC系统开始使用分析、研究和等值模型方法通过可再生能源接入系统和流量计算方法，特别是风力发电等值模型.并最终研究双馈电机风电场网控无功电压优化，得到风电场网优化模型和方法.03.4 智能AVC对可再生能源的接纳0本文展望并研究了未来智能AVC电网的“自愈”、智能AVC多目标优化建模、智能配电网和配电网AVC、新能源等价接入等特点，基于对传统AVC缺陷的分析.并详细描述了智能AVC与传统AVC的不同特点，并为未来智能AVC的发展和改进提供了新思路和方向.04. 结论0参考文献0[1]丁小群,周玲,陈广宇. 自动电压控制技术及案例分析. 北京: 机械工业出版社, 2010.  [2] 丁小群,周玲,陈广宇.智能自动电压控制（Smart AVC）技术. 北京: 机械工业出版社, 2012.  [3] 丁小群,陈胜,徐兴涛.台州电网无功功率/电压优化及集中控制系统的应用. 电网技术, 2000 24(12) 21-23 44.  [4]丁小群,黄伟,邓勇.基于分级技术的主站/变电站模型的无功功率/电压控制系统. 电力系统自动化, 2004 28(5) 63-66.  [5]唐印生丁小群 . 智能AVC特点及其建设研究. 电网技术,2010,34(10):10-14.  [6]陈林,钟进,倪逸鑫,等.带分布式发电的径向配电网无功功率优化规划. 中国电机工程学报,2006 ,30 (14) :20-24.[7]吴俊玲,周双喜,孙建峰,等. 风电场接入电力系统的最大功率注入分析. 电网技术,2004 ,28 (20) :28-32.089  Xiaoqun Ding et al. /  AASRI Procedia  4 ( 2013 )  85 – 890[5]唐印生 丁小群 . 智能AVC特点及其建设研究. 电网技术,2010,34(10):10-14.  [6]陈林,钟进,倪逸鑫,等.带分布式发电的径向配电网无功功率优化规划. 中国电机工程学报,2006 ,30 (14) :20-24.[7]吴俊玲,周双喜,孙建峰,等. 风电场接入电力系统的最大功率注入分析. 电网技术,2004 ,28 (20) :28-32.