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基于PI调节器的电力系统二级电压控制动态仿真

赖旬阳;吕旭军;郑彧;叶小晖;刘宏伟

【摘要】针对目前电力系统二级电压控制研究尚缺乏中长期建模及仿真手段的问

题,根据SVC原理,基于PSD-FDS平台提出了一种二级电压控制的建模方法,分别建

立发电机、励磁系统、过励限制器及负荷模型.采用网侧NPI与发电机侧GPI协调,

得到无功控制总量,作用于发电机的励磁系统;最后,通过案例仿真,分析了二级电压控

制对改善电压质量,协调发电机无功出力的作用.仿真结果有效验证了模型的正确性.

【期刊名称】《浙江电力》

【年(卷),期】2018(037)004

【总页数】7页(P47-53)

【关键词】二级电压控制;发电机励磁;过励限制模型

【作者】赖旬阳;吕旭军;郑彧;叶小晖;刘宏伟

【作者单位】国网浙江德清县供电有限公司,浙江德清313200;国网浙江德清县供

电有限公司,浙江德清313200;国网浙江德清县供电有限公司,浙江德清313200;

中国电力科学研究院,北京100192;华北电力大学电气与电子工程学院,北京

102206

【正文语种】中文

【中图分类】TM714

0引言

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电力系统无功的调节对减小系统有功损耗，维持电压稳定有重要作用。相较于发展

成熟的基于AGC（自动发电控制）的有功频率调节[1]，针对无功电压调节的AVC

（自动电压控制）存在诸多困难，如：需要电压调节的节点数目众多；无功调节设

备特性各异且分布广泛；控制理论上属于离散-连续混合控制范畴，在混杂系统的

稳定性研究方面需要构造的多Lyapounov函数缺乏一般性的方法，在混杂系统最

优控制方面常转化为混合二次规划问题，其求解方法尚不成熟等[2]。近些年来，

随着电网规模增大，电压等级的提升，针对因无功产生的系统电压稳定性问题逐渐

受到广泛关注[3]。因此对AVC系统的仿真建模，在研究其电压调节机理，制定电

压控制策略，改善电压质量，提高电力系统稳定性方面具有重大意义。考虑到电压

稳定过程较长、时间尺度较大，传统的机电暂态模型和仿真算法难以满足要求。在

此借助中国电科院PSD-FDS平台建立二级电压控制中长期仿真模型，模拟二级电

压控制调节过程。

常见的AVC控制系统主要有以下几类：

（1）EDF（法国电力公司）于1972年提出的三层电压控制策略，将电网的电压

控制分为一级、二级、三级电压控制，在控制间隔上分别为秒级、分钟级、小时级，

实现无功调节的时间上解耦；在实现方法方面，提出了以选取先导节点、划分控制

区域为核心的思路实现无功调节在空间上的解耦；20世纪80年代，EDF公司就

区域内发电机无功出力的协调问题，提出CSVC（二级电压控制）并投入运行。该

策略后来被广泛应用于法国、西班牙、意大利电力系统中。

（2）德国RWE电力公司采用两层电压控制系统，将OPF（最优潮流）无功优化

结果直接发送至各厂站，依靠一级电压控制取得良好效果。

（3）20世纪末中国开始展开AVC的研究，在法国三层电压控制的基础上结合中

国电网的特点提出了基于EMS（能量管理系统）、SCADA（数据采集与监视控制

系统）、RTU（远程终端单元）的“软分区”三层电压控制，该方案于2003年首

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