國(guó)能滎陽熱電有限公司 魏飚男
原AVC系統(tǒng)采集電壓接線方式:AVC系統(tǒng)#1下位機(jī)、#2下位機(jī)采集電壓分別為:#1機(jī)發(fā)變組保護(hù)C柜切換箱切換后電壓UAB1720,以及#2機(jī)發(fā)變組保護(hù)C柜切換箱切換后電壓UAB2720。
原AVC系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)邏輯:AVC系統(tǒng)#1下位機(jī)、#2下位機(jī)采集電壓分別作為I母電壓返回值與II母電壓返回值。此時(shí),由于為固定單元接線方式,故兩條母線電壓相等,為了防止調(diào)度下發(fā)的兩條母線電壓目標(biāo)值不一致,導(dǎo)致經(jīng)AVC調(diào)節(jié)的母線電壓實(shí)際值,始終無法達(dá)到目標(biāo)值或是調(diào)節(jié)無效的情況出現(xiàn),AVC系統(tǒng)調(diào)節(jié)邏輯作以下設(shè)計(jì):增設(shè)母線電壓目標(biāo)有效值和母線電壓返回有效值兩個(gè)中間變量來進(jìn)行對(duì)比,從而實(shí)現(xiàn)母線電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制,其中母線電壓目標(biāo)有效值取調(diào)度下發(fā)的兩條母線電壓目標(biāo)值的最新刷新量,母線電壓返回有效值取兩條母線電壓返回值的最新刷新量。投入AVC后,系統(tǒng)將對(duì)兩個(gè)有效值進(jìn)行對(duì)比,并采用無功容量等比例或者等功率因數(shù)的方式分配兩條母線上機(jī)組的無功出力。
分母運(yùn)行時(shí),根據(jù)I惠滎線和II惠滎線對(duì)側(cè)線路結(jié)構(gòu)的不同,兩條線路及母線的電壓實(shí)際值不再相等,調(diào)度下發(fā)的兩條母線電壓目標(biāo)值也將不同。此時(shí),取中間量進(jìn)行對(duì)比來調(diào)節(jié)母線電壓的邏輯已不再適用,無法正確的調(diào)節(jié)兩臺(tái)機(jī)組的無功出力和母線電壓。
原自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)接線方法中,未將母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)信號(hào)與發(fā)變組南北刀閘信號(hào)接入。由于原先為雙母線帶母聯(lián)合母固定單元運(yùn)行方式,所以#1機(jī)固定掛于南母(I母),#2機(jī)固定掛于北母(II母)。在此種情況下,母聯(lián)開關(guān)與刀閘狀態(tài)都是固定的,故不需要引入這些狀態(tài)接點(diǎn)。
在單機(jī)運(yùn)行時(shí),AVC系統(tǒng)將無功目標(biāo)值下發(fā)至單臺(tái)運(yùn)行機(jī)組,而雙機(jī)運(yùn)行時(shí),AVC系統(tǒng)按照等功率因數(shù)或者無功容量等比例方式分配兩臺(tái)機(jī)組無功(合母時(shí)兩母線電壓相等)。不需要將母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)與發(fā)變組南北刀閘信號(hào)引入自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)中,故無法將母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)與發(fā)變組帶載狀態(tài),自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)操作員站操作界面上的母聯(lián)開關(guān)符號(hào)與相關(guān)聯(lián),即使在NCS系統(tǒng)中分合母聯(lián)開關(guān),自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)操作員站操作界面上的母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)也不會(huì)改變,需手動(dòng)改變其狀態(tài)(只有顯示作用)[1]。
新的運(yùn)行方式下,#1AVC下位機(jī)和#2下位機(jī)采集到的母線電壓不再固定為I母電壓和II母電壓。兩條母線電壓返回值(其值在邏輯中取#1AVC下位機(jī)和#2下位機(jī)采集電壓)實(shí)際為#1、#2發(fā)變組C柜切換箱提供的切換后電壓,在分母運(yùn)行方式下,#1機(jī)組、#2機(jī)組均有可能投運(yùn)于I母、II母,此時(shí)兩條母線電壓返回值并不能確定為實(shí)際的I母電壓還是II母電壓,但是調(diào)度下發(fā)的I母電壓或II母電壓目標(biāo)值卻是固定的,故不定的返回值與固定對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值沒有對(duì)比意義,無法正確調(diào)節(jié)兩條母線對(duì)應(yīng)機(jī)組無功出力從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的(最終可能出現(xiàn)I母電壓實(shí)際值跟蹤II母電壓目標(biāo)值的情況)。
AVC系統(tǒng)因調(diào)節(jié)無效自動(dòng)退出概率變高。雙機(jī)運(yùn)行時(shí),原系統(tǒng)在合母運(yùn)行方式下按照等功率因數(shù)給兩臺(tái)機(jī)組下發(fā)無功目標(biāo)和指令。但是分母運(yùn)行后,原AVC系統(tǒng)仍按照等功率因數(shù)邏輯分配無功,但是此時(shí)雙母實(shí)際電壓值不同、雙母電壓目標(biāo)值可能不同,再加上功率因數(shù)也可能不同,存在多個(gè)變量,很難同時(shí)滿足要求,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致母線電壓達(dá)到目標(biāo)值需要多次調(diào)整,在這個(gè)過程中出現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)無效概率增大,判據(jù)生效而自動(dòng)退出該臺(tái)機(jī)組AVC[2]。
從以上問題得出結(jié)論:需要引入母聯(lián)開關(guān)以及發(fā)變組出口開關(guān)南北母刀狀態(tài),使系統(tǒng)自動(dòng)判別母聯(lián)開關(guān)與機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),不僅能提升自動(dòng)化程度(畫面能夠直接顯示),而且為調(diào)節(jié)邏輯判斷奠定基礎(chǔ),即使以后改為合母運(yùn)行方式,AVC系統(tǒng)仍能自適應(yīng),具有較高靈活性;分母運(yùn)行時(shí),雙機(jī)運(yùn)行時(shí)各機(jī)組應(yīng)當(dāng)獨(dú)立進(jìn)行調(diào)節(jié),不應(yīng)采用等功率因數(shù)分配無功目標(biāo)的邏輯,并且適當(dāng)減小調(diào)節(jié)無效判據(jù)值,可以減少AVC因調(diào)節(jié)無效自動(dòng)退出概率。
2.1.1 接線設(shè)計(jì)
電壓接線思路:將I母電壓、II母電壓實(shí)際值接入#1AVC下位機(jī)及#2AVC下位機(jī);刀閘狀態(tài)接點(diǎn)接線思路:將#1機(jī)發(fā)變組出口開關(guān)南刀閘(I母刀閘)、北刀閘(II母刀閘)狀態(tài)接點(diǎn)分別引入#1AVC下位機(jī);將#2機(jī)發(fā)變組出口開關(guān)南刀閘(I母刀閘)、北刀閘(II母刀閘)狀態(tài)接點(diǎn)分別引入#2AVC下位機(jī);母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)接點(diǎn):從母聯(lián)保護(hù)柜或者從母聯(lián)匯控柜母聯(lián)開關(guān)的輔助接點(diǎn)取。
2.1.2 邏輯修改設(shè)計(jì)
由于原AVC邏輯無法判斷I母、II母電壓返回值是I母還是II母電壓實(shí)際值,且無法判斷#1發(fā)變組、#2發(fā)變組投運(yùn)于哪條母線,故無法適用于現(xiàn)有運(yùn)行方式,需要進(jìn)行邏輯修改。由于原AVC邏輯無法判斷I母、II母電壓返回值是I母還是II母電壓實(shí)際值,且無法判斷#1發(fā)變組、#2發(fā)變組投運(yùn)于哪條母線,故無法適用于現(xiàn)有運(yùn)行方式,需要進(jìn)行邏輯修改。
重新定義母線電壓返回值的賦值。原有的母線電壓返回值取的是下位機(jī)對(duì)應(yīng)的發(fā)變組C柜切換箱輸出的切換后電壓值,為了設(shè)計(jì)與接線配合的邏輯,增設(shè)四個(gè)中間變量:將#1AVC下位機(jī)、#2AVC下位機(jī)采集到的I母、II母電壓實(shí)際值定義為U11、U12、U21、U22。I母電壓返回值UI新定義:有效的U11、U21的平均值(U11、U21小于230.5kV或大于234.5kV將判定為無效值,直接舍棄,UI就等于有效的I母電壓實(shí)際值)。II母電壓返回值UII新定義:有效的U12、U22的平均值(U12、U22小于230.5kV或大于234.5kV將判定為無效值,直接舍棄,UII就等于有效的II母電壓實(shí)際值)。
增設(shè)發(fā)變組投運(yùn)判別邏輯。該判別邏輯取AVC下位機(jī)采集到的對(duì)應(yīng)機(jī)組的投運(yùn)狀態(tài)情況來判別該發(fā)變組投運(yùn)于I母還是II母。其邏輯關(guān)系下南刀閘狀態(tài)接點(diǎn)、北刀閘狀態(tài)接點(diǎn)、發(fā)變組投運(yùn)情況分別為:合、分、投運(yùn)于I母;分、合、投運(yùn)于II母;分、分、發(fā)變組(或切換箱)未投運(yùn);合、合、切換箱接點(diǎn)異常。南刀閘狀態(tài)變量QSF1、北刀閘狀態(tài)變量QSF2、機(jī)組投運(yùn)結(jié)果R分別為:1/0/0、0/1/1、0/0/×、1/1/×。具體如下。
狀態(tài)變量值為0表示該刀閘為分閘、為1表示該刀閘為合閘,投運(yùn)結(jié)果R值為0時(shí)表示該機(jī)組投運(yùn)于I(南)母,為1時(shí)表示該機(jī)組投運(yùn)II(北)母,×表示結(jié)果無效,即若出現(xiàn)QSF1=0,QSF2=0或QSF1=1,QSF2=1的情況,則不重新給R賦值(保持不變),邏輯判定為系統(tǒng)異常,并保持當(dāng)前母線電壓狀態(tài)退出該機(jī)組AVC運(yùn)行(切換為手動(dòng)控制),且在AVC報(bào)警界面中顯示“#×機(jī)組投運(yùn)狀態(tài)異常”。
由于保護(hù)C柜電壓切換裝置損壞,導(dǎo)致兩對(duì)輸出接點(diǎn)同時(shí)與刀閘狀態(tài)相反的情況基本不會(huì)出現(xiàn),所以此種情況不考慮,認(rèn)為R=0或1即為該機(jī)組投運(yùn)于I母或II母,所以#1機(jī)組在判斷投運(yùn)于哪條母線時(shí),不需要考慮#2機(jī)組投運(yùn)于哪條母線即R2的值為多少,#1機(jī)組AVC投運(yùn)和調(diào)節(jié)邏輯中只關(guān)心R1的值,#2機(jī)組邏輯中亦只考慮R2的值。例如,對(duì)于#1機(jī)組來說,AVC正常投入,此時(shí)R1=0,若#2機(jī)組故障退運(yùn)或者C柜切換裝置故障退運(yùn),而R2值也由于某種原因變化為R2=0,則#1機(jī)AVC系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行,不會(huì)退運(yùn)。當(dāng)R1(#1機(jī)組投運(yùn)結(jié)果)=0時(shí),則表明其投運(yùn)于I母,當(dāng)R1(#1機(jī)組投運(yùn)結(jié)果)=1時(shí),則表明其投運(yùn)于II母。
增設(shè)機(jī)組調(diào)節(jié)判斷邏輯。分裂運(yùn)行時(shí),#1機(jī)AVC系統(tǒng)調(diào)節(jié)邏輯中是將I母電壓返回值與I母電壓目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)而調(diào)節(jié)#1發(fā)電機(jī)無功出力,但是若#1機(jī)組投運(yùn)于II母,則無法完成調(diào)節(jié)(會(huì)出現(xiàn)II母實(shí)際電壓跟蹤I母電壓目標(biāo)值的情況,#2機(jī)組也同理),所以需要配合增設(shè)的發(fā)變組投運(yùn)判別邏輯來進(jìn)行調(diào)節(jié)判斷。
邏輯設(shè)計(jì):在得到R1的值后,若R1=0,則將I母電壓返回值與I母電壓目標(biāo)值對(duì)比得出的無功目標(biāo)值下發(fā)到#1機(jī)組AVC調(diào)節(jié)邏輯(最終下發(fā)給#1AVC下位機(jī));若R1=1,則將II母電壓返回值與II母電壓目標(biāo)值對(duì)比得出的無功目標(biāo)值下發(fā)到#1機(jī)組AVC調(diào)節(jié)邏輯(最終下發(fā)給#1AVC下位機(jī));在得到R2的值后,若R2=0,則將I母電壓返回值與I母電壓目標(biāo)值對(duì)比得出的無功目標(biāo)值下,發(fā)到#2機(jī)組AVC調(diào)節(jié)邏輯(最終下發(fā)給#2AVC下位機(jī));若R2=1,則將II母電壓返回值與II母電壓目標(biāo)值對(duì)比得出的無功目標(biāo)值下,發(fā)到#2機(jī)組AVC調(diào)節(jié)邏輯(最終下發(fā)給#2AVC下位機(jī))。
增設(shè)母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)變量;增加母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)判別邏輯。新增加的母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)變量Y值取#1下位機(jī)采集的母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)信號(hào)(1表示母聯(lián)開關(guān)閉合,0表示斷開),并且要與界面母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)判別邏輯:該邏輯是用來判斷母線運(yùn)行方式是合母還是分裂運(yùn)行,其作用為當(dāng)Y=0時(shí),執(zhí)行正常的運(yùn)行邏輯,當(dāng)Y=1時(shí),執(zhí)行含有母線電壓返回有效值和母線電壓目標(biāo)有效值兩個(gè)中間變量及其邏輯。
接線設(shè)計(jì):刀閘狀態(tài)接點(diǎn)接線設(shè)計(jì)。本方案刀閘狀態(tài)接點(diǎn)接線設(shè)計(jì)同方案1中的刀閘狀態(tài)接點(diǎn)接線設(shè)計(jì);母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)接點(diǎn)。同方案1中母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)接點(diǎn)接線設(shè)計(jì)方法。邏輯設(shè)計(jì):本方案邏輯設(shè)計(jì)類似方案1,但是由于未引入母線電壓實(shí)際采樣值,故需要根據(jù)機(jī)組南北刀閘狀態(tài)信號(hào)判斷采集后的切換電壓為I母電壓還是II母電壓。
方案1與方案2提出了兩種改造方法,其相同點(diǎn)是:接線上均增加了開關(guān)刀閘狀態(tài)接點(diǎn)和母聯(lián)開關(guān)的狀態(tài)接點(diǎn);邏輯上增加的發(fā)變組投運(yùn)判別邏輯、機(jī)組調(diào)節(jié)判斷邏輯、母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)變量是相同的,同時(shí)均取消了母線電壓返回有效值和母線電壓目標(biāo)有效值兩個(gè)中間變量及其邏輯。
不同點(diǎn)在于:方案1修改了電壓接線,此種情況下,#1AVC下位機(jī)、#2AVC下位機(jī)均能夠獲得I母、II母電壓實(shí)際值,而且可采集到4個(gè)有效的母線電壓實(shí)際值,可靠性升高,缺點(diǎn)是對(duì)裝置硬件要求提高,電壓采集端子要求數(shù)量較多。而方案2中并未修改電壓接線,#1AVC下位機(jī)、#2AVC下位機(jī)獲得的仍為切換后電壓,優(yōu)點(diǎn)是改造現(xiàn)場(chǎng)工作量減小,且對(duì)硬件裝置電壓采集接點(diǎn)數(shù)量要求較低。
母線電壓返回值均需要重新定義與賦值,但是方案1中由于裝置能采集到可判定的I母電壓實(shí)際值和II母電壓實(shí)際值,所以賦值邏輯較為簡(jiǎn)單,而方案2中為了判別AVC下位機(jī)所采集到的當(dāng)前電壓值是I母電壓實(shí)際值還是II母電壓實(shí)際值,所以為增加了判別邏輯,導(dǎo)致邏輯結(jié)構(gòu)復(fù)雜,程序設(shè)計(jì)增加難度且邏輯運(yùn)算量加大,增加了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求。
方案1針對(duì)雙母多機(jī)運(yùn)行時(shí),可將雙母電壓實(shí)際值分別接入各個(gè)機(jī)組對(duì)應(yīng)的AVC下位機(jī),母線電壓返回值賦值邏輯可取多個(gè)采集電壓的有效值的平均值,發(fā)變組投運(yùn)邏輯也可作簡(jiǎn)單的相應(yīng)的數(shù)量上的擴(kuò)展,只有在分配母線上各投運(yùn)機(jī)組的出力,需要增設(shè)無功容量等比例等分配邏輯;方案2若要擴(kuò)展為雙母多機(jī)運(yùn)行時(shí),其電壓母線電壓返回值賦值邏輯復(fù)雜程度與編程難度將大幅提升,故擴(kuò)展較難。改造最終選擇方案1。
本公司根據(jù)方案1實(shí)施了改造,根據(jù)本公司機(jī)組實(shí)際情況,對(duì)調(diào)節(jié)邏輯進(jìn)行了優(yōu)化,主要有:一是合理減小調(diào)節(jié)無效判據(jù)定值,0.5MVar修改為0.2MVar。二是合理增大數(shù)據(jù)無效判定時(shí)長(zhǎng),10S修改為20S。三是減小指令最大步長(zhǎng)限值,2kV修改為1.5kV。
改造后效果:自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)(AVC)能夠自動(dòng)檢測(cè)母聯(lián)開關(guān)以及發(fā)變組出口開關(guān)南北刀閘的狀態(tài)信號(hào),自動(dòng)化程度提高;新的系統(tǒng)對(duì)于兩臺(tái)機(jī)組自由選擇帶載母線的運(yùn)行方式也能夠完全應(yīng)對(duì),具有較高靈活性,即使后期改回合母運(yùn)行方式也能夠適用,不需再次改造;合理減小調(diào)節(jié)無效判據(jù)定值,降低因調(diào)節(jié)無效自動(dòng)退出概率,提升AVC系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性,方便運(yùn)行操作。投運(yùn)時(shí)間內(nèi),未再出現(xiàn)因調(diào)節(jié)無效自動(dòng)退出的情況;增大數(shù)據(jù)無效判定時(shí)長(zhǎng),有效降低發(fā)生頻次,增強(qiáng)調(diào)節(jié)跟隨性,使調(diào)節(jié)跟隨更快,從而使母線電壓更快達(dá)到目標(biāo)值;減小指令最大步長(zhǎng)限值,使得投運(yùn)時(shí)間內(nèi),未再出現(xiàn)因目標(biāo)值變化過大導(dǎo)致無功大幅波動(dòng)的情況。