淺談自動電壓控制系統（AVC）在發電廠的調試和應用

摘 要：電力系統的規模日益擴大，其安全、經濟和優質運行顯得愈加重要。電壓是衡量電能質量的一項重要指標，電壓波動過大，會危及系統的安全穩定運行，甚至會引起電壓崩潰，而無功功率也是影響電壓質量的一個重要因素，為保證電壓質量、無功平衡和電網安全可靠經濟運行，對電網實行電壓/無功自動電壓控制（AVC）已成為一項重要的控制措施。隨著調度自動化系統（SCADA/EMS）的建設和完善，為AVC功能的快速實施提供了可靠的基礎。

關鍵詞：發電廠；電壓控制；AVC；應用

1 AVC的概念

自動電壓控制系統簡稱AVC（Automatic Voltage Control），作為現代電網調度控制的基本而重要的功能，AVC是指通過調度自動化SCADA系統實時采集電網各節點的“四遙”（即遙信、遙測、遙控、遙調）數據進行在線分析和優化計算，在確保電網與設備安全運行的前提下，以各節點電壓合格、省網關口功率因數合格為約束條件，從全網角度進行在線電壓/無功優化控制，實現無功補償設備合理投入和無功功率分層就地平衡與電壓穩定的綜合優化目標，保證電網運行在一個更安全、更經濟的狀態。

2 電廠AVC功能的建設

2.1 AVC的調壓手段

由于電壓與無功的強耦合關系，調整電壓實際上就是調整系統的無功分布。能夠影響系統無功分布的手段有調節發電機機端電壓、調節有載調壓變壓器分接頭、調節并聯電容器和調節電抗器投入/切除的容量。

發電機既能給系統提供有功功率，又能提供無功功率，是電力系統中唯一的能同時提供兩種功率的電源；發電機在必要時能夠進相運行，以吸收電網中多余的無功功率；而且發電機具有連續可調、響應速度快的特點，不像無功補償裝置那樣需要增加額外的投資，所以發電機成為電壓/無功自動控制的主要手段。

2.2 AVC裝置的功能

根據廣東省電力調度中心廣電調自[2007]46號文，2009年黃埔電廠需完成AVC的子站系統建設，與中調AVC系統實現互聯，配合電網調度自動化系統實現電網電壓無功綜合優化控制，優化無功出力及改善母線電壓水平。

圖1是黃埔電廠220kV（B站）電氣一次系統圖，#5機、#6機為300MW機組，瑞#1機、瑞#2機為125MW機組。黃埔電廠通過對原有的遠動主機的升級改造，采用上海惠安系統控制有限公司生產的“UC635AVC自動電壓控制系統”，使AVC功能通過遠動RTU與AVC一體化的方式實現，即通過RTU上的AVC功能模塊實現，此方式在廣東電廠應用廣泛。該AVC系統是由主站系統和子站系統組成，主站系統在廣東電網電力調度通信中心，子站系統之一在黃埔電廠。工作原理是子站系統通過RTU系統的遠動通道接收廣東電網電力調度通信中心主站端AVC控制指令，經過AVC系統子站中控單元計算，并綜合考慮系統、設備故障、AVR各種限制、閉鎖條件后，給出當前運行方式下、發電機能力范圍內的調節方案，然后通過AVC的執行終端向DCS發出增、減磁脈沖控制信號，再由DCS轉發至勵磁調節器，通過增減勵磁調節器電壓給定值來改變發電機勵磁電流，進而調節發電機無功出力，使其維持在廣東電網電力調度通信中心下達的電壓指令（或無功指令）附近實現電壓無功自動調控，使電廠母線達到目標控制電壓值。

2.2.1 AVC裝置的接口

（1）遠動RTU通訊接口示意圖2：

（2）以黃埔電廠#5、#6機組為例，以下是AVC與#5、#6機組DCS接口圖示3：

（3）AVC裝置與AVR勵磁裝置接口：DCS需要增加一個按鈕名稱定義為DCS允許AVC投入/禁止；AVC裝置需要反饋DCS裝置一個信號：AVC投入/退出。信號流向圖如圖4：

具體邏輯過程如下：

在運行人員選擇DCS允許AVC禁止時，AVR勵磁的調節方式采用原控制方式，即DCS內部邏輯保證AVR勵磁控制回路處于DCS控制的狀態，運行人員通過點擊DCS畫面上的增/減磁按鈕方式來改變機組的無功出力。

在運行人員選擇DCS允許AVC投入時，DCS內部邏輯保證AVR勵磁控制回路處于AVC裝置接入的增/減磁信號控制的狀態，原運行人員通過點擊DCS畫面上的增/減磁按鈕進行勵磁調節的操作將無效。AVC裝置在正常投入運行后需要反饋一個AVC投入（DI）信號給予DCS裝置。

2.2.2 AVC裝置采集的信息

為避免信息的重復采集，AVC子站系統利用原有遠動裝置獲取所需電氣信息。AVC子站系統需采集的信息包括：

（1）模擬量信息

電廠變高側母線（節點）電壓，要求雙量測。

各機組有功無功出力；各機組機端電壓；各機組定子電流；廠用電電壓；各機組變高側無功功率；聯絡變高壓側無功功率。

（2）開關量信息

相關機組開關、刀閘位置信號；各機組勵磁系統正常/異常狀態信號；相關的保護動作信號；相關的故障告警信號

2.2.3 省中調AVC主站信息要求

（1）遙測信息

變高側母線（節點）電壓，要求雙量測；變高側母線（節點）電壓上、下限值；各機組有功出力；各機組無功出力，要求雙量測；各機組無功出力上、下限值；各機組機端電壓

（2）遙信信息

AVC子站遠方控制/就地接地控制信號；AVC子站對應各機組的投入/切除信號；AVC子站對應各機組的上、下調節閉鎖信號

（3）中調AVC主站下發的控制信息

電廠變高側母線（節點）電壓目標值；AVC子站遠方/就地控制切換命令

2.2.4 AVC子站系統安全約束條件

當出現以下情況之一者，AVC子站系統應自動閉鎖相應機組或退出運行，正常后恢復調節：

AVC裝置故障、異常、失電，應退出運行

當AVC量測偏大（與當前運行工況比較）或長期控制無效果時，AVC子站應發出報警信號，同時閉鎖控制；勵磁調節器AVR出現異常時，應閉鎖控制；變高側母線（節點）電壓越閉鎖值，應閉鎖控制；機組機端電壓越閉鎖值，應閉鎖控制；機組機端電流越閉鎖值，應閉鎖控制；機組有功越閉鎖值，應閉鎖控制；機組無功越閉鎖值，應閉鎖控制；廠用電母線電壓越閉鎖值，應閉鎖控制；系統出現低頻振蕩或大的擾動時，應閉鎖AVC功能

3 AVC的應用效果

經過遠動RTU裝置的升級改造和AVC功能的靜態、動態的反復調試，到2012年2月全廠4臺機組全部投入AVC運行。AVC功能投入后，我廠子站系統根據預先設定的定值執行全廠無功負荷分配，根據等功率因數的原則，合理調配各臺機組的無功出力，沒有對機組正常運行造成不良影響，發電機端電壓，廠用電母線電壓穩定，能夠按照調度每天下發的電壓曲線運行。

4 AVC投入后機組運行出現異常的處理方法

在機組運行過程中，在監視畫面有時會出現一些報警信號或異常情況，我們應根據具體情況，分析機組工況并作出相應的判斷。

4.1 如發電機組出現不正常運行情況，有危及設備、人身安全時，（包括機、爐、電），應快速將該機組的AVC裝置退出，并手動調節增、減磁至正常。

4.2 當機組投入AVC運行后，出現以下報警或超出限值范圍，應退出AVC運行，并向當值值長匯報。

發變組PT、CT斷線；勵磁調節柜CT斷線；轉子一點接地；勵磁整流柜故障；勵磁調節A、B柜限制動作；勵磁調節A、B柜微機故障；勵磁調節A、B柜欠勵報警；勵磁調節A、B柜過勵（強勵）報警；勵磁調節A、B柜強勵報警；勵磁調節柜操作電源消失；勵磁調節快速熔斷報警；220kV母線電壓維持在定值規定的220-242kV之間；6kV母線電壓維持在定值規定的5.9-6.3kV之間；380V母線電壓維持在定值規定的361-410V之間；發電機端電壓應在定值規定的±5%之間；發電機定子電流不應超過額定值；發電機轉子電流不應超過額定值

4.3 廠用電的定值均未達到閉鎖值卻同時出現增磁閉鎖和減磁閉鎖，這時應考慮機組的有功功率的限制值是否定的過高，尤其當機組不是滿發時容易出現這種情況，應適當改小有功功率的限制值。

4.4 AVC運行期間，發電機組有進相運行的可能。在當初進行動態試驗時，已經根據每臺機組的自身工況制訂了進相運行深度的定值，機組進相運行期間，應嚴格監控發電機各部位的溫度，做好機組失步的事故預想，同時要注意各電動機電流不得超過額定值，必要時應手動退出AVC運行。

4.5 當采集遙測量的變送器出現偏差和損壞需要更換時，必須選擇同型號、同量程的變送器并校驗準確，尤其是單向變送器改為雙向變送器時，必須重新設置合適的乘法因子，以防上傳的參數錯誤，導致無功功率分配的計算錯誤。

4.6 利用停機時間，定期根據閉鎖邏輯進行邏輯的試驗或修正，保證AVC裝置計算分析的軟件和執行的硬件正確無誤。

4.7 當遠動裝置的數據采樣板、輸出控制板出現異常或更換，需要重新下發新的配置程序時，必須先向中調申請，經過批準后，將原來的數據業務平穩切換到備機以后，才能進行新程序的安裝調試，當試驗結束并通過檢測驗收，再將數據業務平穩切換到主機運行。

5 結束語

以上只是本人根據現場情況總結的一些生產經驗，電廠的AVC應用技術將越來越成熟，隨著科技進步，研發機構必將開發出更多的自動化裝置來保證電網的穩定、經濟運行，而可靠、安全、環保、高效的智能電網應該是改變未來電力系統面貌的發展模式，建設更數字化、自動化的智能AVC將順應智能電網的發展潮流，成為電壓/無功自動控制技術發展的必然要求。

作者簡介：彭小梅（1974，12-），女，繼電保護高級技師和電氣工程師。