電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用

王永杰（勝利油田勝利發(fā)電廠 山東 東營 257000）

一、前言

電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，有效進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)和無功補償不僅能提高電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

自動發(fā)電控制（Automatic Voltage Control，簡稱AVC）是在自動裝置的作用和給定電壓約束條件下，對發(fā)電機(jī)的勵磁、變電站和用戶的無功補償裝置的出力以及變壓器的分接頭都按指令自動進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，使其注入電網(wǎng)的無功逐漸接近電網(wǎng)要求的最優(yōu)值，從而根據(jù)電網(wǎng)的無功情況自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無功出力，使全網(wǎng)有接近最優(yōu)的無功電壓潮流，進(jìn)而提高電能質(zhì)量和全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行能力。

二、自動發(fā)電控制的基本原理

發(fā)電機(jī)無功出力與機(jī)端電壓受控于勵磁電流，當(dāng)勵磁電流改變時，發(fā)電機(jī)的無功出力與機(jī)端電壓也隨之變化，并由此對主變高壓側(cè)的母線電壓產(chǎn)生影響。由于勵磁電流的大小可以通過改變勵磁調(diào)節(jié)器(AVR)電壓給定值實現(xiàn)，所以AVC的基本原理就是：電廠側(cè)遠(yuǎn)程接收調(diào)度系統(tǒng)AVC控制指令，通過動態(tài)調(diào)節(jié)勵磁調(diào)節(jié)器的電壓給定值，改變發(fā)電機(jī)勵磁電流，實現(xiàn)電壓的無功自動調(diào)控。

三、電廠側(cè)AVC的功能實現(xiàn)

1.電廠側(cè)AVC的無功分配

電力系統(tǒng)中電壓降的表達(dá)式如下：

由于壓降橫分量數(shù)值較小，可忽略；且電力系統(tǒng)中R遠(yuǎn)小于X，故通常將壓降簡化為：

對于電廠側(cè)AVC，在確定目標(biāo)電壓Utarget后，電廠母線向系統(tǒng)提供的目標(biāo)總無功Qtarget可以表示為：

其中，U表示當(dāng)前電壓，Q表示當(dāng)前無功，X表示系統(tǒng)阻抗。

確定目標(biāo)總無功后，每臺機(jī)組的無功分配可以有無功容量成比例和等功率因數(shù)兩種策略。

無功容量成比例是指AVC根據(jù)機(jī)組無功容量按比例進(jìn)行分配：

其中，n為參加AVC調(diào)節(jié)的機(jī)組數(shù)；Qi為分配到第i臺機(jī)組的無功；Qi.max為第i臺機(jī)組的最大無功容量為n臺機(jī)組的最大無功容量之和。

等因數(shù)功率是指AVC根據(jù)機(jī)組有功實發(fā)值按機(jī)組有功容量進(jìn)行分配：

其中，Pi為第i臺機(jī)組當(dāng)前有功實發(fā)值為n臺機(jī)組的當(dāng)前有功實發(fā)值之和。

2.電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其接入量

電廠側(cè)AVC系統(tǒng)運用分散式控制系統(tǒng)D C S，采用上、下位機(jī)的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)無功電壓控制。上位機(jī)集中采集母線電壓、注入高壓側(cè)母線的無功及機(jī)組側(cè)數(shù)據(jù)、勵磁調(diào)節(jié)器當(dāng)前狀態(tài)等信息，根據(jù)設(shè)定的高壓母線目標(biāo)電壓值，通過相應(yīng)無功電壓算法，計算出需注入高壓母線的目標(biāo)總無功，然后按優(yōu)化的無功分配策略將目標(biāo)總無功分配給各機(jī)組的下位機(jī)，并監(jiān)視各機(jī)組的無功調(diào)節(jié)。

各機(jī)組下位機(jī)送出增減勵磁指令，調(diào)節(jié)機(jī)組無功至目標(biāo)值，完成機(jī)組無功閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而使高壓母線電壓達(dá)到系統(tǒng)給定值的調(diào)控要求。

電廠側(cè)AVC子站的結(jié)構(gòu)及接入量如圖1所示。

圖1 AVC子站的結(jié)構(gòu)及接入量圖

四、電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)注意的問題

自動電壓控制是電網(wǎng)的輔助功能要求，目的是提高系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運行水平，其建設(shè)和試驗宜注意以下問題。

1.為保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，一般要求電壓、電流準(zhǔn)確度等級0.2級，無功、有功準(zhǔn)確度等級0.5級。

2.結(jié)合發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)AVR的特性和發(fā)電機(jī)保護(hù)情況，全面考慮AVC的各項限制條件。

3.根據(jù)發(fā)電機(jī)P-Q曲線、勵磁系統(tǒng)特性和發(fā)變組保護(hù)定值，合理整定AVC子站定值，避免對機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成不利影響。同時根據(jù)機(jī)組情況，合理設(shè)置AVC定值中的母線電壓死區(qū)和無功出力死區(qū)，在保證AVC調(diào)節(jié)精度的基礎(chǔ)上，使調(diào)節(jié)不要過于頻繁。

4.AVC調(diào)試期間，運行人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視控制點參數(shù)，必要時無條件退出AVC子站運行。

5.AVC子站目標(biāo)電壓通常由調(diào)度中心下達(dá)，子站的電壓實時跟蹤情況又需反饋給調(diào)度中心，作為下一步電壓計劃和指令的下達(dá)依據(jù)。因此，電廠側(cè)接入AVC的電壓與調(diào)度中心接收到的電廠側(cè)電壓遙測信號宜取自同一個PT及其變送器，以避免因二次誤差帶來不利影響。

五、AVC子站的應(yīng)用意義

AVC子站系統(tǒng)實現(xiàn)了對系統(tǒng)電壓的自動調(diào)節(jié)控制，具有以下意義：

1.電廠側(cè)投入AVC后，由調(diào)度系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓實行統(tǒng)籌調(diào)控和把握，提高了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運行能力；

2.提高了電壓質(zhì)量，電廠側(cè)電壓合格率大幅提升；

3.減輕了監(jiān)控值班人員勞動強(qiáng)度，避免了人工調(diào)節(jié)的跟蹤慢和誤調(diào)節(jié)問題。

[1]劉鐵成.發(fā)電廠側(cè)自動電壓控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2010,32（9），19-24.

[2]王為國，何宇紅.關(guān)于電廠AVC的若干技術(shù)問題[J].湖北電力，2011,35（8），68-70.

[3]王群育.AVC系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用分析[J].2012(S1)，1-2.

[4]師淑英，常小冰.自動電壓無功調(diào)控系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2008（04）,16-19.