电网无功电压自动控制 (AVC)
清华大学电机系 北京清大高科系统控制有限公司 2010年5月
主要内容
项目背景 推荐的控制模式 系统整体架构 工程实施关注的问题
主要内容
项目背景 推荐的控制模式 系统整体架构 工程实施关注的问题
电压控制的基本过程
系统建设的必要性
当前无功电压问题日益突出的几个表现：
省地协调电压控制中省地协调运行状态的判断方法 省地协调母线电压协调约束上下限值获得方法 省地协调电压控制中实时获得地调侧控制能力指标的方法 考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法 三维协调的电网能量管理系统及对电网的评估及控制方法 基于快速空间插值的电力系统实时节点数据三维可视化方法
主要内容
国外应用
2009年10月26日，清华与PJM的第二期合作项目 “PJM电网自动电压控制系统的在线实现” （Online Implementation of AVC at PJM Control Center）在清华大学举行了隆重的签约仪式。 清华自主知识产权的AVC系统2010年上半年将安装 到美国PJM电网控制中心，实现试运行，这将成为美 国电网第一个AVC系统，也将成为我国先进电网控 制技术输出到美国的首例，具有里程碑意义。
系统建设的目标
安全——提高电网的电压稳定水平 优质——提升电压合格率 经济——降低系统网损
清华承担的国家级AVC研究课题
1995-1997:国家重点科技攻关项目： “电力系统全局准稳态无功优化闭环控 制研究及示范工程” 1997-1999年，主持了国家自然科学基 金：“电力系统电压/无功分级分布式 实时优化控制” 2007年承担国家863计划：“网省地三 级协调的电网无功电压优化控制技术”

三 级 电 压 控 制
三级电压控制
分区i电压控制
分区j电压控制
二 级 电 压 控 制
主要任务是协调各二级控制系统，指导调度人员的干预。 系统的信息优化计算给出中枢母线电压幅值的设定参考值。 响应时间为几十分钟。
国际评价
美国工程院院士、IEEE Fellow、电网运行与控制国 际权威专家Anjan Bose教授书面评价“该技术的实现 使中国在该领域遥遥领先于世界（far ahead than the rest of the world）”“北美在该领域的应用是个 空白……这一中国技术（Chinese technology）是如 此成功，势必会被世界其他国家采用”。 2009年，我们的团队带头人张伯明教授由于在“电 力系统控制中心能量管理系统算法发展方面做出的 贡献”，被IEEE评选为IEEE Fellow。我们的工作已 经得到国际上的认可。
拥有专利
序号
1
名称
电力系统中基于软分区的电压控制方法
2
3 4 5
基于动态连续潮流的电力系统静态电压稳定的评估方法
一种大区电网与省级电网的协调电压控制方法 实现连续设备和离散设备综合协调的变电站电压控制方法 基于协调约束实时更新的电厂与变电站协调电压控制方法
6
7 8 9 10 11 12
基于双向协调约束的省级与地区电网协调电压控制方法
– – – – – 电压合格率不高 电压监视点众多，日常调压任务繁重 无功、电压关系复杂，人工调压难度大 无功功率不合理流动不利于电网安全运行 无功功率不合理流动不利于电网经济运行
系统建设的可行性
相关领域的理论研究日益深入——必要 的理论基础 自动化基础水平有了较大提高——必要 的技术条件 国内外电压控制项目的工程实施经验可 供参考——必要的实施经验
项目背景 推荐的控制模式 系统整体架构 工程实施关注的问题
控制模式对比
现有两种模式
RWE模式
– 两层电压控制模式
EDF模式
– 三层电压控制模式
RWE模式
OPF
OPF不收敛 SE结果不好 控制无法进行
AVR G
SE SCADA
控 制 中 心
AVR
G
局部通信中断
电 力 系 统
EDF模式
Pilot(i ) Vref
系统电压控制
实时信息
Pilot( j ) Vref

三 级 电 压 控 制
分区i电压控制
分区j电压控制
二 级 电 压 控 制
受控机组
中枢节点电压
受控机组
中枢节点电压
不受控机组
不受控机组
地区i
地区j
一 级 电 压 控 制
EDF模式
Pilot(i ) Vref
系统电压控制
实时信息
Pilot( j ) Vref
网级电网AVC业绩
华北网调
华东网调
南网总调
省级电网AVC业绩
江苏省调 内蒙省调 河北省调 山西省调 江西省调 湖北省调 北京市调 天津市调 四川省调 重庆电网
AVC预研项目业绩
华中网调 华东网调 广东中调 内蒙中调 四川中调 贵该项目取得 的成果在总体 上达到了国际 先进水平，项 目提出的适用 于三级电压优 化控制模式的 在线软分区方 法属于国际首 创，在无功优 化算法的收敛 性和系统的可 靠性等方面达 到了国际领先 水平。”
国外应用
2008年3月，本课题技术 成果推广到美国最大区 域电网公司——PJM， PJM电网覆盖美国首都和 东部13州，占全美总用 电1/6，这是美国首次实 施AVC，填补北美空白。 第一期项目“PJM电网自 动电压控制系统的研究” （AVC study on the PJM system）已经圆满结题。
华北AVC鉴定意见
该项目实现了我国第一个区域电网自动 电压控制系统，并投入现场运行，总体 上达到了国际先进和国内领先的水平。
主要奖项
1992年，状态估计和DTS双获国家科技进步二等奖 2004年，清华EMS/DTS一体化系统获北京市科技进步一等奖 （省部级） 2007年，“三维协调的新一代能量管理系统关键技术及其应 用” ，荣获中国高等学校十大科技进展 2008年，“三维协调的新一代能量管理系统关键技术及其应用” 获得国家技术发明二等奖 江苏省调AVC系统获江苏省电力公司科技进步一等奖、国家电 网公司科技进步二等奖、江苏省科技进步二等奖和中国电力科 学技术二等奖 “华北电网自动电压控制与静态电压稳定预警系统”获北京市 科技进步二等奖 “河北南部电网在线无功优化协调控制系统”获国家电网公司 科学技术进步二等奖 。 “北京市电网自动电压控制系统”获北京市电力公司一等奖 。