關(guān)于對發(fā)電廠無功調(diào)壓自動控制系統(tǒng)的理解

發(fā)電廠無功電壓遠(yuǎn)方自動控制簡稱為AVC，即中調(diào)通過對各發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，提高各發(fā)電廠高壓母線的電壓水平，從而達(dá)到提高本地區(qū)的供電電壓水平、改善地區(qū)電網(wǎng)的電能質(zhì)量的目的。近年來，電力系統(tǒng)為提高電能質(zhì)量，特別是為改善用戶的電壓水平，做了大量的工作，進(jìn)行了大量的投資。但由于電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級不斷提高，同時(shí)新建發(fā)電廠的投產(chǎn)，使發(fā)電廠的密度不斷增大，系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電廠之間的電氣距離不斷縮小，使通過調(diào)節(jié)個(gè)別機(jī)組或個(gè)別發(fā)電廠的無功出力來改善系統(tǒng)及地區(qū)電壓水平變得十分困難，甚至使用單個(gè)發(fā)電機(jī)組或單個(gè)電廠已不能有效控制系統(tǒng)的電壓。因此，只有在中調(diào)的統(tǒng)一調(diào)度的前提下，同時(shí)改變多臺發(fā)電機(jī)組（或多個(gè)發(fā)電廠）的無功出力方能使系統(tǒng)及地區(qū)的電壓處在一個(gè)較好的水平。

1AVC系統(tǒng)方案的介紹說明

AVC自動控制的流程為：從中調(diào)所下達(dá)無功指令開始，到各發(fā)電廠所對應(yīng)機(jī)組無功功率的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)為止的整個(gè)控制過程。在這個(gè)控制過程中主要涉及無功指令（計(jì)劃）的下達(dá)和接收、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制的設(shè)備及方式、無功的控制方式及無功功率的調(diào)節(jié)范圍等幾個(gè)方面。

在這幾個(gè)功能模塊中，只需考慮無功指令（計(jì)劃）的下達(dá)和接收、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制的設(shè)備及方式這三個(gè)功能模塊的模式及作用。

1、無功指令（計(jì)劃）的下達(dá)和接收方式

根據(jù)電力系統(tǒng)的要求和具體情況，可將無功指令（計(jì)劃）的下達(dá)和接收分為以下幾種方式：

（1）下行通道下達(dá)全廠總無功計(jì)劃至AVC上位機(jī)

中調(diào)定時(shí)通過遠(yuǎn)動下行通道將全廠的無功功率計(jì)劃下達(dá)到發(fā)電廠的AVC上位機(jī)，AVC上位機(jī)根據(jù)各機(jī)組的開停、所帶有功功率情況及原定的無功功率分配原則，來分配各機(jī)組的無功發(fā)電計(jì)劃，并將各機(jī)組的無功發(fā)電計(jì)劃發(fā)送到該機(jī)組的AVC調(diào)節(jié)裝置中，AVC調(diào)節(jié)裝置閉環(huán)控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)機(jī)組的無功出力。

（2）下行通道下達(dá)單機(jī)無功指令至當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中

中調(diào)定時(shí)通過遠(yuǎn)動下行通道將單機(jī)的無功功率指令下達(dá)到發(fā)電廠的當(dāng)?shù)毓δ芟到y(tǒng)中，當(dāng)?shù)毓δ芟到y(tǒng)將無功指令轉(zhuǎn)發(fā)到各機(jī)組的AVC調(diào)節(jié)裝置中，AVC調(diào)節(jié)裝置閉環(huán)控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)機(jī)組的無功出力。

（3）下行通道下達(dá)單機(jī)組無功指令至AVC上位機(jī)

中調(diào)定時(shí)通過遠(yuǎn)動下行通道將單機(jī)的無功功率指令下達(dá)到發(fā)電廠的AVC上位機(jī)，AVC上位機(jī)將無功指令轉(zhuǎn)發(fā)到各機(jī)組的AVC調(diào)節(jié)裝置中，AVC調(diào)節(jié)裝置閉環(huán)控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)機(jī)組的無功出力。

以上三種指令下達(dá)/接收方式均能滿足AVC調(diào)節(jié)的功能和可靠性的要求，其中方式3的費(fèi)用及設(shè)備較其它方式少。

2、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集方式

AVC控制系統(tǒng)運(yùn)行的前提是保持電力系統(tǒng)中的各發(fā)電機(jī)均應(yīng)運(yùn)行在額定功率、功率因數(shù)、電壓、電流的范圍內(nèi)，并保持發(fā)電廠高壓母線電壓在允許范圍內(nèi)。

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集范圍

在AVC調(diào)節(jié)系統(tǒng)中必須采集所有參與AVC調(diào)節(jié)的各機(jī)組的有功功率、無功功率、發(fā)電機(jī)定子電壓、發(fā)電機(jī)定子電流及發(fā)電廠高壓母線電壓（正常是采集I母線電壓，在I母線電壓不正常時(shí)，自動切換為II母線電壓）。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集方法

a、DCS采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：當(dāng)AVC調(diào)節(jié)方式為使用DCS來閉環(huán)控制機(jī)組的無功出力時(shí)，可使用DCS采集機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

b、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：當(dāng)AVC調(diào)節(jié)方式為使用勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)來閉環(huán)控制機(jī)組的無功出力時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集能力。

c、AVC調(diào)節(jié)裝置采集機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：AVC調(diào)節(jié)裝置本身具有模數(shù)轉(zhuǎn)換能力，為采集這些信息需要在電壓電流回路中接入變送器，將需要采集的實(shí)時(shí)信息變?yōu)橹绷餍盘査腿階VC調(diào)節(jié)器裝置中。

d、共享遠(yuǎn)動裝置已采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：由于AVC調(diào)節(jié)所需的信息遠(yuǎn)動裝置均已采集，可在AVC接收指令的前置機(jī)中增加一個(gè)串口，這臺前置機(jī)既接收AVC調(diào)節(jié)指令，又接收遠(yuǎn)動裝置發(fā)出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

以上4種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方式，方式4所采集的數(shù)據(jù)與中調(diào)的數(shù)據(jù)一致，對發(fā)電廠的考核比較有利。

3、AVC閉環(huán)自動控制模式

對發(fā)電機(jī)組的無功功率的閉環(huán)控制是AVC的最重要的環(huán)節(jié)，它是通過對采集實(shí)發(fā)功率與接收到的計(jì)劃（指令）進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來調(diào)節(jié)機(jī)組無功的出力，使機(jī)組的無功出力運(yùn)行在中調(diào)要求的范圍內(nèi)。目前現(xiàn)有的可用于閉環(huán)控制無功出力的設(shè)備有：勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、增加一臺專用AVC調(diào)節(jié)裝置。

（1）勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)：由于目前系統(tǒng)內(nèi)的多數(shù)機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)不具備對計(jì)劃指令的接收功能，只能接收功率調(diào)節(jié)的加、減信號，對無功功率的控制多采用手動或由DCS閉環(huán)控制的方式。

（2）DCS系統(tǒng)：使用DCS來控制機(jī)組的無功出力是一種較可靠的控制方法，DCS本身的功能較強(qiáng)，增加AVC功能較方便。

（3）AVC調(diào)節(jié)裝置：增加外部設(shè)備來對機(jī)組無功出力運(yùn)行閉環(huán)控制。它具有不改變原有的系統(tǒng)的配置和功能，系統(tǒng)具有相對獨(dú)立、對原有的系統(tǒng)影響小，可靠性高的特點(diǎn)。

根據(jù)以上要求和系統(tǒng)中的運(yùn)行現(xiàn)狀，使用AVC調(diào)節(jié)裝置是一種較理想的方式。

2AVC方案的確定

1、控制模式

由于系統(tǒng)中的部分發(fā)電機(jī)組尚未進(jìn)行DCS改造。為使全省具有相同AVC模式，應(yīng)不考慮使DCS來參于AVC的閉環(huán)控制。

由于各發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能和方式不同，部分勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能接收外部的計(jì)劃指令，所以應(yīng)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)之前加裝一臺AVC調(diào)節(jié)裝置，用于數(shù)據(jù)采集、計(jì)劃的接收、和閉環(huán)控制。即選擇外部AVC調(diào)節(jié)裝置來用作AVC閉環(huán)控制。

2、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模式

為使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與中調(diào)所收到的數(shù)據(jù)相一致，AVC調(diào)節(jié)采用遠(yuǎn)動裝置所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為調(diào)節(jié)的依據(jù)，這樣就不需要增加變送器來進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，使系統(tǒng)簡單，減少費(fèi)用、施工和維護(hù)的工作量。

3、控制指令的下達(dá)和接收模式

為使系統(tǒng)簡單，更好、更直接的控制發(fā)電廠各母線的電壓，同時(shí)為以后參與AVC的機(jī)組接入方便，中調(diào)應(yīng)選擇直接下達(dá)單機(jī)組的無功計(jì)劃/指令，即直接對單機(jī)組的無功功率進(jìn)行控制。由于中調(diào)對各發(fā)電機(jī)直接下達(dá)AVC調(diào)節(jié)指令，AVC前置部分只是將AVC指令轉(zhuǎn)發(fā)到AVC調(diào)節(jié)裝置，功能實(shí)現(xiàn)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

4、無功電壓自動調(diào)節(jié)（AVC）系統(tǒng)的最終方案

綜上所述，比較各種方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，最終匯總方案是中調(diào)所根據(jù)系統(tǒng)電壓的情況通過遠(yuǎn)動下行通道向發(fā)電廠的遠(yuǎn)動當(dāng)?shù)毓δ芟逻_(dá)參加AVC調(diào)節(jié)機(jī)組的無功指令。遠(yuǎn)動當(dāng)?shù)毓δ軐⒅姓{(diào)下達(dá)參加AVC調(diào)節(jié)機(jī)組的無功指令及將遠(yuǎn)動裝置RTU采集到的機(jī)組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)機(jī)組的AVC無功調(diào)節(jié)裝置中。AVC無功調(diào)節(jié)裝置利用收到的指令及實(shí)時(shí)無功功率等數(shù)據(jù)對發(fā)電機(jī)組無功功率進(jìn)行計(jì)算、處理，來閉環(huán)控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)機(jī)組的無功出力，以達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓的目的。

3對選擇方案的相關(guān)部分解釋

1、AVC系統(tǒng)的通信

（1）調(diào)度中心至發(fā)電廠下行通信（中調(diào)至發(fā)電廠的當(dāng)?shù)毓δ埽?/p>

采用專用通道或網(wǎng)絡(luò)通信，下達(dá)AVC指令，并返送各發(fā)電廠參與AVC調(diào)節(jié)的各發(fā)電機(jī)組的無功功率，用來與當(dāng)?shù)毓δ懿杉降膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)相比較，當(dāng)兩者不一致時(shí)判斷為通信故障，規(guī)約為省調(diào)下行規(guī)約。

（2）AVC調(diào)節(jié)裝置與當(dāng)?shù)毓δ芮爸脵C(jī)通信

AVC調(diào)節(jié)裝置與當(dāng)?shù)毓δ芮爸脵C(jī)通信采用RS-232方式，對于距離較遠(yuǎn)者可在中間采用光離長線收發(fā)器以提高驅(qū)動和抗干擾功能。為減輕當(dāng)?shù)毓δ艿呢?fù)擔(dān)，簡化當(dāng)?shù)毓δ艿某绦?，對具有多套AVC調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)，當(dāng)?shù)毓δ軐⑺械腁VC信息集中，向各個(gè)AVC調(diào)節(jié)裝置發(fā)送，即向各AVC調(diào)節(jié)裝置發(fā)送的信息相同，各AVC調(diào)節(jié)裝置根據(jù)規(guī)約從這信息中選出需要部分。

（3）AVC調(diào)節(jié)裝置與勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的通信

由于各勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置接收調(diào)節(jié)指令的方式不同，因而AVC調(diào)節(jié)裝置向勵(lì)磁調(diào)節(jié)下達(dá)的無功增、減指令的方法也不完全相同。由于系統(tǒng)內(nèi)多數(shù)機(jī)組采用增、減脈沖信號控制的方式，即采用四線結(jié)構(gòu)，一對為正脈沖信號即加負(fù)荷信號，另一對為負(fù)脈沖信號即減負(fù)荷信號，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置根據(jù)AVC調(diào)節(jié)裝置的脈沖信號指令調(diào)節(jié)機(jī)組的無功功率。

2、AVC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要求

（1）數(shù)據(jù)量

AVC自動調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)量為：參與AVC調(diào)節(jié)的機(jī)組的有、無功功率，發(fā)電機(jī)的定子電壓、電流及220KV母線電壓。這些數(shù)據(jù)量由遠(yuǎn)動的專用電量變送器將其變?yōu)?～20mA（或0～5A）的直流信號，此信號被送入遠(yuǎn)動裝置，由遠(yuǎn)動裝置（RTU）采集，變?yōu)閿?shù)字信號，并將其發(fā)送到中調(diào)及遠(yuǎn)動的當(dāng)?shù)毓δ苤腥?，作為AVC調(diào)節(jié)的依據(jù)。

（2）信號量

a、AVC投停信號。此信號是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供。意義為機(jī)組的無功處于遠(yuǎn)方還是就地控制。此信號為兩對常開接點(diǎn)信號，分別提供給AVC調(diào)節(jié)裝置和遠(yuǎn)動裝置。此接點(diǎn)閉合為設(shè)備處于遠(yuǎn)方控制狀態(tài)。

b、AVC裝置異常信號：此信號由AVC調(diào)節(jié)裝置向遠(yuǎn)動裝置提供，信號為常開接點(diǎn)信號，此接點(diǎn)閉合為AVC裝置工作異常。如DCS能實(shí)現(xiàn)自動切換，此接點(diǎn)信號同時(shí)送往勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)（或DCS）。