淺析廠站自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)問題及處理

路清博，張振樂

（1.華能國際電力股份有限公司玉環(huán)電廠，浙江 臺州 317600；2河南華潤電力首陽山有限公司，河南 洛陽 471900）

0 引言

自動電壓無功控制系統(tǒng)把RTU遠程控制技術(shù)作為基礎(chǔ)，應用分層分布控制原理對廠站電壓實現(xiàn)無功實時控制，通過網(wǎng)絡RTU數(shù)據(jù)系統(tǒng)將廠站內(nèi)多種電力設(shè)備運行狀態(tài)進行采集傳輸，對正常情況和緊急情況下的電壓進行無功優(yōu)化，通過分布層執(zhí)行上層傳輸?shù)目刂浦噶睢?/p>

1 廠站AVC系統(tǒng)工作原理和應用現(xiàn)狀

自動電壓無功控制系統(tǒng)上位機通過RTU通道獲取到省級調(diào)度中心主站傳輸?shù)哪妇€電壓控制目標，再結(jié)合廠站內(nèi)發(fā)電機有功功率、電壓等實時監(jiān)測值，采用公式，系統(tǒng)自動運算得到廠商需要實際的總無功功率目標，按照現(xiàn)場設(shè)定的無功分配控制原則，再結(jié)合多種約束因素以后，對廠站內(nèi)發(fā)電機功無功功率進行科學合理的配置。每個機組內(nèi)的自動電壓無功控制下位機，把增、減控制信號轉(zhuǎn)換為不同寬度的脈沖信號，來對每個發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)器提供控制信號，從而對廠站內(nèi)每個機組的無功功率實現(xiàn)自動調(diào)整，可以使220千伏母線電壓與省級調(diào)度中心分配的控制指標保持相符[1-2]。

某發(fā)電廠根據(jù)等功率因數(shù)分配方式來對無功量進行調(diào)控，使每個發(fā)電機組無功量和有功建立起線性關(guān)系式，當無功功率達到上下限狀態(tài)時則不再加入到調(diào)整控制，該電廠內(nèi)有兩座220千伏升壓站，站點相關(guān)1500米，甲站內(nèi)的1號、2號母線與乙站A、B母線都利用連接線實現(xiàn)電氣連接，總長度可達到1800米，經(jīng)過外架設(shè)桿塔實現(xiàn)與開關(guān)本體的電氣連接，為單回路連接方式。5號發(fā)電機組容量為140兆瓦、6號、7號機組容量為330兆瓦、8號、9號機組容量600兆瓦，5-7號發(fā)電機組與220千伏的乙站進行連接，8-9號機組與甲站連接。自動電壓無功控制系統(tǒng)上位機獲取到省級調(diào)度中以主站對母線電壓控制目標，通過內(nèi)部的數(shù)據(jù)運算將控制指令傳輸?shù)矫總€發(fā)電機組中來實現(xiàn)無功電壓調(diào)控。

2 廠站AVC系統(tǒng)運行存在的問題

該電廠8號、9號600兆瓦機組為新擴建并投入使用，自動電壓無功控制系統(tǒng)并入9號機組以后，每個發(fā)電機組母線電壓存在調(diào)節(jié)合格率不達標的問題，在2019年2月份，6-9號機組運行調(diào)節(jié)合格率為93.95%、95.73%、87.67%，沒有滿足考核細則中96%的標準，存在著如下多個現(xiàn)象：①如果6-7號機組為停機狀態(tài)，母線電壓會出現(xiàn)調(diào)節(jié)合格率不達標現(xiàn)象。②6機組停止運行，7號機組無功功率為176兆乏，但8-9號機組無功存在進相問題。③發(fā)電機組都為運行狀態(tài)，6-7號機組廠用電電壓會下降至5.9千伏左右；④甲、乙兩站母線電壓不符，負荷相差會減小約500-1300伏。⑤母線電壓在死區(qū)外產(chǎn)生波動，無法回到死區(qū)引起電壓無法準確調(diào)整。

3 問題分析

3.1 甲、乙站點母線電壓差原因

對電廠內(nèi)存在的問題進行分析，自動電壓無功控制系統(tǒng)母線電壓值參考點設(shè)置在6-7號機組，與乙站進行并行時具有電壓優(yōu)先級，8-9號發(fā)電機組甲站測量點用于備用參考。甲、乙兩站相互間利用長度為1800米的連接線，將十聯(lián)的1號線、2號線進行電氣連接，將桿塔下放到開關(guān)本體部位，采用單回路方式來進行電氣連接，高壓母線連接線通過甲、乙站點母線部位會形成電壓差。每個發(fā)電機組電壓調(diào)節(jié)參考點的設(shè)置，需要將每個發(fā)電機組高壓部位與母線互感器電壓作為采集點。甲、乙升壓點線路部位負載、發(fā)電機組電原部位輸出端產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象時，會對甲、乙母線電壓一致性產(chǎn)生不利影響。

3.2 電壓無功控制系統(tǒng)無法達到合格標準的原因

自動電壓無功控制系統(tǒng)上位機，將廠內(nèi)220千伏母線電壓作為基準，來進行邏輯控制運算完成對廠內(nèi)母線電壓的調(diào)控，但電廠660兆瓦的機組容量占比較高，如果1臺330兆瓦機組停止運行，220千伏乙站母線運行電壓會小于對應的甲站，220千伏乙站1線輸電負荷過高時會存在壓降問題，負荷值要高達360兆瓦左右，從而使自動電壓無功控制系統(tǒng)錯誤地識別母線電壓過低，對6-7號發(fā)電機組進行調(diào)節(jié)和控制，無功功率變大會使母線電壓相應的提高，但660兆瓦發(fā)電機組無功功率的調(diào)控，需要由下位機來對運行數(shù)據(jù)進行采集，并以220千伏甲站電壓作為基準，甲站母線運行電壓會超過乙站，會降低無功功率或吸收有有功功率，這就會導致自動電壓無功控制系統(tǒng)無法達到合格標準。

每個發(fā)電機組母線電壓、功率因數(shù)等受到死區(qū)電壓數(shù)值的制約，如果用電高峰和谷底時，同時存在著甲、乙兩站輸電線路無法達到負荷平衡狀態(tài)，發(fā)電機組位于限值條件下，發(fā)電機組則不能調(diào)整到目標值。如果調(diào)差出現(xiàn)一定的影響，在220千伏母線中的五臺電機組勵磁系統(tǒng)不能達到調(diào)差一致的要求，同時，勵磁調(diào)節(jié)器接受到自動電壓無功控制系統(tǒng)控制命令，在置無功分配作作任務時，機組的勵磁響應時間與精準度會產(chǎn)生誤差，會出現(xiàn)某臺發(fā)電機組進相，而其它發(fā)電機組出現(xiàn)遲相的問題，自動電壓無功控制系統(tǒng)運行程度會持續(xù)進行運算并輸出控制指令。

3.3 運行功率頻繁調(diào)控原因

當前，很多廠站都采用勵磁調(diào)節(jié)器與系統(tǒng)穩(wěn)定器來進行勵磁控制的方法，在出現(xiàn)有功振蕩時會給電力系統(tǒng)加入阻尼，從而對振蕩進行有效地抑制，使振蕩波形可以快速地達到穩(wěn)定值。但發(fā)電機組受到省級調(diào)度生活系統(tǒng)短期負荷預測的影響，會出現(xiàn)運行功率頻繁調(diào)控的問題，如果穩(wěn)定器存在反調(diào)現(xiàn)象，就會使發(fā)電機組將無功進行再次配置，母線電壓出會形成很大的波動，促使自動電壓無功控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令來保持電壓的穩(wěn)定[3]。

3.4 母線運行電壓溢出死區(qū)原因

上傳至省調(diào)度中心側(cè)的母線電壓監(jiān)測值無法與AVC功能模塊母線電壓測值相同，電壓采集數(shù)據(jù)有著很大的擾動，加入到全廠自動電壓無功調(diào)節(jié)的母線電壓測量精度達不到要求。進行檢查發(fā)現(xiàn)，上傳到調(diào)度中心側(cè)的母線電壓監(jiān)測值與廠內(nèi)AVC功能模塊母線電壓都由電壓變送器來進行監(jiān)測，可變送器與交采表電壓有著數(shù)值差民，母線真實運行電壓可由交采表直觀反映出來，但電壓變送器獲取到電壓數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過上位機把相電壓通過處理后變換成線電壓，在數(shù)據(jù)處理過程中將波動值同步放大，這就使變送器無法達到足夠的精度。

4 處理措施

4.1 增設(shè)自動電壓無功控制系統(tǒng)

采用相同參數(shù)和勵磁調(diào)差性能的發(fā)電機組，對甲、乙兩站電壓進行單獨控制方能處理好電廠母線連接線距離長、線徑細帶來的壓差問題。應該再設(shè)置自動電壓無功控制系統(tǒng)，在對無功分配方案進行設(shè)計時，還需要結(jié)合每個發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)差性能的差別，將每個機組勵磁調(diào)差性能保持一致，相同特性的發(fā)電機組在相同的升壓站中運行，每個機組的穩(wěn)定器中設(shè)置小時間常數(shù)，科學合理對增益值和相頻性能進行調(diào)整，降低穩(wěn)定器反調(diào)而導致的母線電壓波動，避免對自動調(diào)壓無功控制系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響[4-5]。并對設(shè)置參數(shù)進行優(yōu)化，再考慮到現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)置的限值，可以將每個機組的自動調(diào)壓無功控制系統(tǒng)運行指標達到上級調(diào)度中心的要求。

4.2 母線電壓無法回歸到死區(qū)解決措施

上位機功能模塊輸入輸出參數(shù)設(shè)置中，把站內(nèi)母線電壓監(jiān)測源換成交采表，再將上報給省調(diào)度中心的母線電壓監(jiān)測源進行修改，使兩者的監(jiān)測數(shù)值保持相符。

4.3 無功功率超調(diào)解決措施

可以對勵磁系統(tǒng)調(diào)控速度和參數(shù)進行合理調(diào)整，逐漸提高比例系數(shù)和調(diào)節(jié)次數(shù)，并對發(fā)電機組進行變負荷調(diào)試，保證參數(shù)可以滿足無功功率調(diào)整的要求。通過調(diào)試可以確定最合理的PID參數(shù)值，發(fā)電機組再沒有出現(xiàn)無功功率超調(diào)、PID控制器退出的現(xiàn)象，無功功率的調(diào)整變得更為穩(wěn)定[6]。

4.4 無功功率配置異常解決措施

在對發(fā)電機組進行檢修時，對機組監(jiān)控系統(tǒng)上位機的檢修狀態(tài)進行標記，把檢修參數(shù)設(shè)置為1，保證檢修機組不加入到AVC系統(tǒng)的控制運算中。完成機組檢修任務以后，在并網(wǎng)發(fā)電心將檢修標志置0，再沒有出現(xiàn)無功功率分配異常問題。

5 結(jié)語

綜上所述，廠站自動電壓控制系統(tǒng)充分利用了遠程控制技術(shù)，需要深入了解廠站AVC系統(tǒng)工作原理和實際應用情況，并對運行過程中存在的問題進行分析，采取相應的措施，保證控制系統(tǒng)的正常運行。