提高135MW機(jī)組AVC子站投入率的探討

許浩明

【摘 要】隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，如何提高電壓質(zhì)量、保證超高壓電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，特別重要也極具挑戰(zhàn)性。線路末端的火電機(jī)組也應(yīng)該具備片區(qū)電壓調(diào)整的相關(guān)功能，在保障機(jī)組電壓、無功調(diào)節(jié)能力的提前下，應(yīng)該著力提高AVC子站的投入率。

【關(guān)鍵詞】AVC；投入率；135MW

0 概述

我廠2×135MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，2013年新增了上海惠安公司PowerAVC 3000自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（下簡稱AVC），子站由UC630上下位機(jī)組成，UC630上位機(jī)接收到調(diào)度AVC主站系統(tǒng)下達(dá)的電廠母線目標(biāo)控制電壓值（或無功指令），則根據(jù)目標(biāo)控制電壓值并通過計(jì)算自動(dòng)得出電廠承擔(dān)的總無功出力（或直接接收省調(diào)AVC主站系統(tǒng)下達(dá)的總無功功率目標(biāo)值），AVC應(yīng)用軟件在充分考慮各種約束條件后，將總無功功率合理分配給每臺(tái)機(jī)組，并通過UC630下位機(jī)的專用控制輸出裝置發(fā)出增減磁信號(hào)給勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)AVR，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的電壓無功自動(dòng)控制，由勵(lì)磁系統(tǒng)（或經(jīng)DCS系統(tǒng)）調(diào)節(jié)機(jī)組無功功率，使電廠母線達(dá)到目標(biāo)控制電壓值。

在2013年4—7月AVC子站試運(yùn)行期間，我廠#2機(jī)組自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)AVC系統(tǒng)多次出現(xiàn)退出運(yùn)行的現(xiàn)象，每月投入率只有90%—93%左右，不滿足調(diào)度中心要求99%的投入率，無法保證AVC系統(tǒng)能夠按照策略完成電壓無功的優(yōu)化調(diào)控。

1 原因分析

通過對(duì)試運(yùn)行期間AVC退出時(shí)間的歸類和統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)AVC自動(dòng)退出的時(shí)間占總退出時(shí)間的82.3%，一次、二次設(shè)備缺陷退出時(shí)間占總退出時(shí)間的11.6%，因調(diào)節(jié)異常人工退出的占總退出時(shí)間的3.7%，機(jī)組原因人工退出的時(shí)間占總退出時(shí)間的2.4%，針對(duì)以上情況，我們可以把退出原因按功能方式進(jìn)行劃分：

1.1 AVC定值整理不合理

AVC定值包括了后臺(tái)整定參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、PQ曲線參數(shù)、模擬量雙量測(cè)參數(shù)和其他參數(shù)。通過定義子站在既定有功負(fù)荷下無功閉鎖曲線，確保機(jī)組無功出力在安全可靠的調(diào)節(jié)范圍。

通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我廠AVC定值中機(jī)組無功閉鎖曲線參數(shù)設(shè)置，有功上限值為135MW，但機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中有功值超過135MW，經(jīng)向廠家了解確認(rèn)，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行有功超出設(shè)定參數(shù)值，軟件無法計(jì)算相應(yīng)閉鎖無功，AVC系統(tǒng)將會(huì)退出運(yùn)行，只有在有功降低至135MW以下，才能由運(yùn)行人員手動(dòng)投入AVC調(diào)節(jié)，對(duì)比#1機(jī)組定值設(shè)定參數(shù)，也同樣存在此問題，但由于#1機(jī)組負(fù)荷不高，運(yùn)行中有功沒有出現(xiàn)135MW以上的情況。

1.2 AVC裝置電壓、無功測(cè)量值異常波動(dòng)

AVC子站系統(tǒng)采集的模擬量包括了廠變高側(cè)母線電壓、無功出力、有功出力、機(jī)端電壓、發(fā)電機(jī)定子電流、轉(zhuǎn)子電流、廠用電電壓等，其中廠變高側(cè)母線電壓、無功出力未重要節(jié)點(diǎn)，采用主備雙量測(cè)。當(dāng)主備量測(cè)之間存在較大差值時(shí)，AVC則判定采樣異常，會(huì)自動(dòng)退出AVC運(yùn)行。

在對(duì)試運(yùn)行期間#2機(jī)組AVC退出時(shí)間的統(tǒng)計(jì)與對(duì)比時(shí)，在絕大多數(shù)退出時(shí)間里，都發(fā)現(xiàn)有廠變高側(cè)母線電壓、無功出力主備量測(cè)差值越高限的告警，不同測(cè)量點(diǎn)在同一瞬間均出現(xiàn)較大波動(dòng)。測(cè)量值異常波動(dòng)，使得AVC雙量測(cè)偏差大，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值瞬時(shí)超越限定參數(shù)，最終導(dǎo)致AVC退出。

1.3 運(yùn)行人員響應(yīng)不及時(shí)

在AVC子站自動(dòng)退出之后，應(yīng)該由運(yùn)行人員檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、AVC系統(tǒng)、機(jī)組各情況，無異常之后再手動(dòng)投入AVC，但在對(duì)試運(yùn)行期間退出時(shí)間的統(tǒng)計(jì)上也發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組自動(dòng)退出，機(jī)組、AVC裝置等無異常，而運(yùn)行人員響應(yīng)不及時(shí)導(dǎo)致AVC不能及時(shí)投入，這占AVC總退出時(shí)間的30%左右。這也是導(dǎo)致AVC裝置退出時(shí)間過長的原因之一。

1.4 一次設(shè)備的故障和缺陷處理

在AVC試運(yùn)行期間，為了驗(yàn)證AVC的功能與機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的配合與調(diào)節(jié)穩(wěn)定性，我們?cè)谡{(diào)試期間對(duì)定值與勵(lì)磁調(diào)節(jié)性能進(jìn)行了多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了在機(jī)組頻繁調(diào)節(jié)無功時(shí)，發(fā)電軸瓦振動(dòng)也會(huì)相應(yīng)的增大，由于在重要軸瓦上存在著熱控方面的重要保護(hù)，所以為了避免發(fā)電機(jī)異常振動(dòng)，也配合了機(jī)務(wù)、熱工專業(yè)對(duì)軸瓦及其保護(hù)進(jìn)行了消缺處理，這也占AVC退出時(shí)間的一部分。

2 制定對(duì)策并實(shí)施

2.1 修改AVC裝置內(nèi)部定值

針對(duì)AVC在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)自動(dòng)退出的情況，對(duì)AVC裝置內(nèi)部定值重新定義，根據(jù)出廠PQ曲線，將原有機(jī)組無功第閉鎖曲線有功最大值和機(jī)組無功高閉鎖曲線有功最大值由原來的135MW修改至150MW。

AVC子站在檢查相關(guān)電氣量約束是否越限時(shí)應(yīng)采取“兩道防線”的方式，第一道防線為各電氣量的閉鎖值，當(dāng)檢查到電氣量越閉鎖值時(shí)，置相應(yīng)機(jī)組的AVC下位機(jī)上調(diào)節(jié)或下調(diào)節(jié)閉鎖信號(hào)為閉鎖狀態(tài)，暫停相應(yīng)方向上的控制，當(dāng)電氣量恢復(fù)到閉鎖值范圍內(nèi)時(shí)，可自動(dòng)清除閉鎖狀態(tài)；第二道防線為電氣量的限制值，限制值范圍包含閉鎖值范圍，當(dāng)電氣量在限制值范圍內(nèi)閉鎖值范圍外時(shí)，仍屬于正常可接受，當(dāng)電氣量超過限制值范圍時(shí)，如不可進(jìn)行修正，AVC子站應(yīng)暫停相應(yīng)機(jī)組的控制，并置相應(yīng)機(jī)組的AVC調(diào)節(jié)異常信號(hào)為異常。如可進(jìn)行修正，AVC子站可對(duì)機(jī)組無功設(shè)定值或母線電壓設(shè)定值進(jìn)行修正，使得電氣量回到限制值范圍內(nèi)，具體策略為：全廠電壓控制模式下，首先檢查各機(jī)組的無功分配是否符合既定的無功分配策略（如各機(jī)組等功率因數(shù)分配），并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；如仍存在電氣量越限制值，則將變高側(cè)母線電壓按兩個(gè)調(diào)節(jié)死區(qū)的步長進(jìn)行反向修正，重新計(jì)算各機(jī)組的無功設(shè)定值，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，逐步縮小越限量，直至越限電氣量回到限制值范圍內(nèi)。單機(jī)無功控制模式下，按兩個(gè)調(diào)節(jié)死區(qū)的步長對(duì)機(jī)組無功設(shè)定值進(jìn)行反向修正，逐步縮小越限量，直至越限電氣量回到限制值范圍內(nèi)。修正的設(shè)定值需返回中調(diào)。具體的電氣量約束如下：

1）變高側(cè)母線（節(jié)點(diǎn)）電壓約束

2）機(jī)組機(jī)端電壓約束

3）機(jī)組轉(zhuǎn)子電流約束

4）機(jī)組無功約束

5）廠用電母線電壓約束

6）機(jī)組有功約束

7）機(jī)組機(jī)端電流約束

其中，對(duì)于機(jī)組有功約束與機(jī)組機(jī)端電流約束不進(jìn)行修正，僅采用閉鎖策略。

2.2 測(cè)量通道和固件的防干擾措施

我廠AVC子站設(shè)置在網(wǎng)控室，保護(hù)、采樣電纜多，電磁場分布相對(duì)復(fù)雜，在裝置電纜上的屏蔽，主要是改善其電場分布的措施。屏蔽接地主要采用兩種方式：屏蔽層單端接地和屏蔽層雙端接地。單端接地是在屏蔽電纜的一端將金屬屏蔽層直接接地，另一端不解地或者通過保護(hù)接地。在屏蔽層單端接地的情況下，非接地端的金屬屏蔽層對(duì)地之間有感應(yīng)電壓存在，感應(yīng)電壓與電纜的長度成正比，但屏蔽層無電勢(shì)環(huán)流通過，單端接地就是利用抑制電勢(shì)電位差的達(dá)到消除電磁干擾的目的。這種方式適合長度較短的線路。雙端接地是將屏蔽電纜的金屬屏蔽層的兩端均連接接地。在雙端接地的情況下，金屬屏蔽層不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，但是金屬屏蔽層受干擾刺痛影響將會(huì)產(chǎn)生屏蔽環(huán)流，如果頭尾電勢(shì)不相等，將會(huì)在屏蔽層產(chǎn)生較大的電勢(shì)環(huán)流，會(huì)對(duì)電纜傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生抵消、衰減的效果。綜上所述，對(duì)于我廠AVC子站所采用的電纜連接、變送器等，采用單端接地，且采用接地線徑在4mm2。

此外，上位機(jī)的采樣模塊工況不穩(wěn)定，需要聯(lián)系廠家對(duì)其固件升級(jí)。

2.3 增加AVC自動(dòng)退出的聲光告警及人員培訓(xùn)

針對(duì)由于人員問題導(dǎo)致AVC不能幾時(shí)退出的情況，在DCS操作系統(tǒng)上新增了AVC退出的聲光告警，并聯(lián)系專業(yè)人員，對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行了系統(tǒng)的專業(yè)技能培訓(xùn)，提高了綜合素質(zhì)。

3 結(jié)語

通過比對(duì)2013年第四季度與試運(yùn)行期間#2機(jī)組AVC投入率和投入時(shí)間，已經(jīng)從原有的平均投入率93%上升至99%左右，避免了調(diào)度部門兩個(gè)細(xì)則的電量考核，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是提高了廠站自動(dòng)電壓控制水平，降低廠用電和電網(wǎng)損耗，保證了地區(qū)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：程龍]