電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)應(yīng)用中的問題探討

孫亞男

摘要：本文對(duì)自動(dòng)電壓控制（AVC）的基本原理及電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了介紹，結(jié)合AVC子站系統(tǒng)在電廠應(yīng)用時(shí)遇到的問題，對(duì)AVC子站在電廠側(cè)的應(yīng)用進(jìn)行了探討和分析，并提出了解決問題的方法和途徑。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)電壓控制 AVC 電廠側(cè)

1 前言

電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，通過無功補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)電壓進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，不僅能提高電能質(zhì)量，同時(shí)也能提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

自動(dòng)發(fā)電控制（Automatic Voltage Control，簡稱AVC）是通過調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集各節(jié)點(diǎn)遙測(cè)、遙信等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以各節(jié)點(diǎn)給定電壓、關(guān)口功率因數(shù)為約束條件，應(yīng)用AVC自動(dòng)裝置對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁、變電站和用戶的無功補(bǔ)償裝置的出力以及變壓器的分接頭自動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，使注入電網(wǎng)的無功接近電網(wǎng)要求的最優(yōu)值，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓合格率最高和輸電網(wǎng)損率最小的一種優(yōu)化技術(shù)。

AVC系統(tǒng)不僅具有提高電壓質(zhì)量，提高電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力等優(yōu)點(diǎn)，而且還能減輕監(jiān)控值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人工調(diào)節(jié)跟蹤慢和誤調(diào)節(jié)問題，現(xiàn)在已成為電網(wǎng)電壓的主要調(diào)節(jié)手段。針對(duì)不同電廠的不同情況，如何利用AVC裝置提高電廠側(cè)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)水平，對(duì)于很多電廠而言是亟待解決的問題。

2 電廠側(cè)AVC的基本原理及其功能實(shí)現(xiàn)方式

2.1 電廠側(cè)AVC的基本原理

發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓受控于發(fā)電機(jī)的無功出力，而發(fā)電機(jī)的無功出力決定于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流大小又由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制，所以，通過控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，可以改變發(fā)電機(jī)無功出力，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓。電廠側(cè)AVC的基本原理是：電廠側(cè)AVC上位機(jī)通過接收調(diào)度電壓指令，根據(jù)指令要求，通過下位機(jī)對(duì)各個(gè)機(jī)組的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器下發(fā)指令，改變勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)無功出力和電壓的自動(dòng)控制。

2.2 電廠側(cè)AVC的功能實(shí)現(xiàn)方式

電力系統(tǒng)中電壓降分為縱分量和橫分量，其表達(dá)式分別為：

壓降縱分量 ，壓降橫分量

壓降橫分量數(shù)值較小，可忽略；且電力系統(tǒng)中電阻R遠(yuǎn)小于電抗X，所以通常將壓降簡化為：

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

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

確定 后，有三種方式可以進(jìn)行無功分配：無功容量成比例，等功率因數(shù)和相似裕度調(diào)節(jié)。

無功容量成比例是指：AVC根據(jù)機(jī)組無功容量上限對(duì)各機(jī)組無功出力按比例進(jìn)行分配，其表達(dá)式為：

（i=1，2，……，n）

其中，n為參加AVC調(diào)節(jié)的機(jī)組數(shù)； 為分配到第i臺(tái)機(jī)組的無功； 為第i臺(tái)機(jī)組的無功容量上限。

等因數(shù)功率是指：AVC根據(jù)機(jī)組有功實(shí)發(fā)值按機(jī)組有功容量進(jìn)行分配，其表達(dá)式為：

（i=1，2，……，n）

其中， 為第i臺(tái)機(jī)組當(dāng)前有功實(shí)發(fā)值。

相似裕度調(diào)節(jié)是指：AVC根據(jù)機(jī)組無功可調(diào)裕度對(duì)各機(jī)組無功出力進(jìn)行分配，其表達(dá)式為：

（i=1，2，……，n）

其中， 為參加AVC調(diào)節(jié)的第i臺(tái)機(jī)組的當(dāng)前無功實(shí)發(fā)值。

3 AVC子站系統(tǒng)應(yīng)用中的問題探討

位于電網(wǎng)末端的發(fā)電廠往往由于電壓水平低、周邊無功補(bǔ)償不足而面臨電壓調(diào)節(jié)困難的問題。引入AVC子站系統(tǒng)后，電壓品質(zhì)有所改善，但電壓合格率仍達(dá)不到調(diào)度要求。

電廠具體情況如下：

I期#1、#2機(jī)組均為220MW機(jī)組，分別由一臺(tái)三繞組主變接入110kV系統(tǒng)和220kV系統(tǒng)，其中，110kV系統(tǒng)為集團(tuán)公司電網(wǎng)。II期#3、#4機(jī)組均為300MW機(jī)組，分別由一臺(tái)雙繞組主變接入220kV系統(tǒng)。I期機(jī)組為自備機(jī)組，不參與AGC調(diào)節(jié)。II期機(jī)組為統(tǒng)調(diào)機(jī)組，有功出力跟蹤調(diào)度下達(dá)的AGC負(fù)荷曲線。

四臺(tái)機(jī)組均參加AVC調(diào)節(jié)，其中I期機(jī)組是由老機(jī)組擴(kuò)容改造，出于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的考慮，I期機(jī)組的無功出力上限設(shè)置為100MVar。AVC裝置監(jiān)測(cè)220kV母線電壓，根據(jù)省調(diào)下發(fā)的電壓目標(biāo)指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，無功分配方式選擇等功率因數(shù)調(diào)節(jié)。

運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)問題如下：

①電壓還未達(dá)到目標(biāo)值，因#1、#2機(jī)組無功出力已達(dá)上限，AVC子站不再進(jìn)行無功調(diào)節(jié)；

②#3、#4機(jī)組經(jīng)常因高廠變分支電壓達(dá)上限，機(jī)組無功調(diào)節(jié)被閉鎖；

③經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)際電壓與目標(biāo)電壓相差0.5kV時(shí)AVC卻并不反應(yīng)的情況，造成電壓調(diào)節(jié)合格率降低。

經(jīng)分析，該電廠在電壓調(diào)整方面存在以下特殊之處：

#1、#2機(jī)組為集團(tuán)公司自備機(jī)組，有功由電廠根據(jù)負(fù)荷和機(jī)組情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，出力一般在200～210MW左右，#3、#4機(jī)組為統(tǒng)調(diào)機(jī)組，有功出力由調(diào)度下達(dá)的AGC負(fù)荷曲線決定，出力通常在220～230MW左右，有時(shí)有功出力只有190～200MW，用等功率因數(shù)法對(duì)所有機(jī)組的無功出力進(jìn)行統(tǒng)一分配，在II期機(jī)組有功出力與I期機(jī)組相似的情況下，容易在I期機(jī)組無功出力已達(dá)上限而II期機(jī)組還有無功出力裕度時(shí)，AVC卻不再對(duì)II期機(jī)組的無功出力進(jìn)行調(diào)節(jié)，II期機(jī)組無功能力沒能發(fā)揮，電壓水平卻沒能達(dá)到要求。因此，現(xiàn)場(chǎng)將無功分配方法改為無功容量成比例進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)同樣基于上述原因，往往出現(xiàn)II期機(jī)組在有功出力較低時(shí)無功無法達(dá)到分配的無功出力，因而使電壓調(diào)節(jié)不達(dá)標(biāo)的情況。

同時(shí)，II期的兩臺(tái)高廠變均為三繞組變壓器，低壓側(cè)分A、B兩段。在各項(xiàng)環(huán)保改造之后，#3、#4機(jī)組出現(xiàn)不同程度的分支負(fù)荷不均情況，運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷較低的廠用6kV IIIA段和廠用6kV IVB段容易在無功出力高，機(jī)端電壓較高時(shí)出現(xiàn)分支電壓達(dá)上限的情況，使機(jī)組的AVC調(diào)節(jié)被閉鎖，影響了電壓的深度調(diào)節(jié)。

另外，調(diào)度目前要求的實(shí)際電壓與目標(biāo)電壓的差額在0.5kV之內(nèi)，認(rèn)定為電壓調(diào)節(jié)合格，而現(xiàn)場(chǎng)AVC參數(shù)中設(shè)定的電壓調(diào)節(jié)死區(qū)也是0.5kV，這個(gè)參數(shù)的設(shè)置影響了電壓調(diào)整的靈敏性，造成電壓調(diào)節(jié)合格率較低。

針對(duì)上述問題，該電廠采取措施如下：

一是將#1、#2機(jī)組解除AVC自動(dòng)調(diào)節(jié)，因I期機(jī)組有功出力較為恒定，通過人工將#1、#2機(jī)組的無功出力控制在約100MVar，以減輕II期機(jī)組的無功出力壓力。同時(shí)，將AVC設(shè)置為等功率因數(shù)調(diào)節(jié)，使#3、#4機(jī)組按照等功率因數(shù)方法調(diào)節(jié)各自無功出力。采取這一措施，同時(shí)出于以下考慮：#1、#2機(jī)組的無功出力同時(shí)流向110kV系統(tǒng)和220kV系統(tǒng)，有時(shí)造成110kV系統(tǒng)母線電壓已達(dá)上限，#1、#2機(jī)組仍在抬高無功出力的局面。

二是合理考慮#3、#4機(jī)組各分支負(fù)荷不平衡情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷測(cè)量數(shù)據(jù)，在機(jī)組檢修時(shí)對(duì)高廠變的分接頭位置進(jìn)行調(diào)整，從而加大AVC無功出力調(diào)節(jié)范圍。

三是將AVC參數(shù)中的電壓調(diào)節(jié)死區(qū)由之前的0.5kV調(diào)整為0.1kV，使電壓調(diào)整更加精細(xì)靈敏。

經(jīng)過上述調(diào)整后，該電廠AVC合格率長期保持在99.9%左右，電壓合格率提高，電壓控制水平大幅上升。

4 結(jié)論

目前，國內(nèi)使用AVC裝置對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但針對(duì)各電廠的不同情況，在應(yīng)用過程中，尚需作具體情況具體分析的研討和探索，使AVC的調(diào)節(jié)達(dá)到最優(yōu)，提高電廠側(cè)的電壓調(diào)節(jié)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]師淑英，常小冰.自動(dòng)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.

[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.