自動電壓控制AVC系統的配置及控制策略

郭曉平

(南海發(fā)電一廠有限公司，廣東 佛山 528211)

0 引言

近年來，電力系統為提高電能質量，特別是為了改善用戶的用電電壓水平，做了大量的工作，進行了大量的投資。AVC，即發(fā)電廠無功電壓遠方自動控制，是通過中調對各發(fā)電廠發(fā)電機組的無功功率進行遠方控制，提高各發(fā)電廠高壓母線的電壓水平，從而達到提高本地區(qū)供電電壓水平，改善地區(qū)電網電能質量的目的。

由于電力系統的快速發(fā)展，電網的電壓等級不斷提高；同時因新建發(fā)電廠的投產，發(fā)電廠的密度不斷增大，系統內各發(fā)電廠之間的電氣距離越來越小，使通過調節(jié)個別機組或個別發(fā)電廠的無功出力來改善系統及地區(qū)的電壓水平變得十分困難，甚至使用單個發(fā)電機組或單電廠已不能有效控制系統的電壓。如某地區(qū)的幾個大型火電廠中，在部分時段一個廠無功進相至功率范圍的極限時，地區(qū)的電壓仍然偏高，只有在中調統一調度下，同時改變多臺發(fā)電機組(或多個發(fā)電廠)的無功出力，才能使系統及地區(qū)的電壓處在一個較好的水平。AVC為中調地區(qū)電壓水平的調節(jié)發(fā)揮了越來越重要的作用，是目前國際上公認的最先進的電壓控制系統。因此，在電網中推行AVC勢在必行。

1 項目概述

1.1 項目現狀

目前某電廠1～4號機組的AVC子站都采用同一臺D200裝置來進行調節(jié)。其中1，2號機組為1期，這2臺機組具有I，II母的公共母線；3，4號機組為2期，這2臺機組沒有公共母線，直接通過新竹甲、乙線出線，為發(fā)變線出線。

鑒于現場4臺機組實際運行工況較為復雜，存在不同的接線方式，根據前期與廣東中調AVC主站溝通的情況，1期的1，2號機組以I，II母電壓作參考來進行母線電壓模式調節(jié)，2期的3，4號機組以采集機組主變高壓側電壓作參考來進行母線電壓模式調節(jié)。

1.2 自動電壓控制AVC配置現狀

該電廠2期己采用上海惠安系統控制有限公司(以下簡稱惠安公司)生產的RTU+AVC一體化裝置；1期AVC通過2期RTU拓展相關的I/O模塊來進行控制。具體描述如下。

(1)1期AVC的實現方法是在惠安公司生產的RTU+AVC一體化裝置基礎上，通過在HDLC上增加D20C板負責采集和上送機組定子、轉子電流，廠用母線電壓，發(fā)電機機端電壓等信息，控制模塊進行1，2號機組的AVC增減磁調節(jié)。

(2)2期使用惠安公司RTU+AVC一體化系統。該系統是在D200主控模塊中直接加載AVC程序，在完成遠動功能的同時接收中調(或當地)下達的發(fā)電廠高壓母線電壓控制目標。在充分考慮各種約束條件并經過分析計算后，估測出全廠總無功出力需求，再合理分配給3，4號機組，并將該無功目標轉換成相應的脈沖至控制輸出模塊。由UC630模塊作為AVC控制執(zhí)行裝置來完成自適應跟蹤調整，協調控制每臺發(fā)電機的無功，進而實現對高壓母線的控制。同時，配合EMS主站或區(qū)域無功系統設備實現對電網的無功優(yōu)化，從而顯著減少線損，提高電能質量。通過AVC當地后臺能方便地監(jiān)視AVC系統的運行工況、母線電壓、發(fā)電機機端電壓/有功功率/無功功率/電流、開關狀態(tài)、設備運行狀態(tài)、與其他設備的通信狀態(tài)，并能對一些關鍵狀態(tài)進行監(jiān)視，完成系統管理和參數設置功能。

1，2期RTU+AVC一體化裝置如圖1所示。

2 AVC實施方案

2.1 方案配置

根據惠安公司實際工程經驗和電廠的實際情況，以及系統建模和控制原則，充分利用電廠2期現有的D200一體化設備, 結合惠安公司AVC系統的特點，盡量利用原有設備和接線，對該電廠1期進行改造，增加惠安公司PowerAVC3000系統完成AVC全面控制。

惠安公司Power AVC3000系統由雙D200上位機、對應每臺機組設置下位機和當地后臺構成。下位機負責采集AVC調節(jié)所需的機組信息并執(zhí)行AVC控制調節(jié)，后臺供運行人員進行信息監(jiān)視、統計、參數設定、改變調節(jié)方式等。該AVC系統還可利用其強大的通信能力和數據處理能力替代電廠遠動主機。

2.2 后臺管理機

后臺管理機為電廠2期配置1臺后臺管理機(工控機)，通過串口使用IEC870-5-101規(guī)約與相應的AVC上位機D200組網通訊。該后臺管理機主要顯示廠內的一些AVC系統模擬量和狀態(tài)量，并可對一些系統的基本參數、工作模式、每臺機組的保護參數進行設置。在本地方式下，AVC后臺管理機可按日負荷曲線控制各機組出力，也可按電壓/無功目標值曲線自動控制系統電壓。

3 AVC控制策略

鑒于該電廠1，2期高壓母線的實際情況，為了做到對機組的無功統籌調節(jié)，可將電廠2期看作可協調控制的一個大電廠。AVC系統形成的控制方式及相應策略如下。

3.1 控制實施過程

該電廠1，2號機組共同使用一臺上位機，接收主站下發(fā)的I，II母母線電壓目標或者單機無功目標，嚴格按照高壓母線電壓控制目標，在充分考慮各種約束條件并經過分析計算后，估測出1，2號機組的總無功出力需求，再合理分配給1，2號機組。

該電廠3，4號機組共同使用一臺上位機，以目前現場2臺機組的結構，即處于母線分裂運行狀態(tài)，此時調度需同時下發(fā)2個主變高壓側電壓目標值或單機無功目標，上位機在充分考慮各種約束條件并經過分析計算后，分別估測出3，4號機組的無功出力需求，并下發(fā)給相應的下位機。

3.2 計劃曲線下發(fā)模式及運行方式

3.2.1 計劃曲線

計劃曲線的下發(fā)采用同一個網絡端口與主站通訊，下發(fā)的曲線通過10.75.26.197/198(子站的A/B機IP)的IP進行下發(fā)。

(1)1，2號機組共用一組曲線，即6701H首址為當天上限曲線的起始點，6822H為當天下限曲線的起始點；6943H為第2天上限曲線的起始點，6A64H為第2天下限曲線的起始點。

圖1 1，2期RTU+AVC一體化裝置示意

(2)3，4號機組共用一組曲線，即6B85H為當天上限曲線的起始點，6C6AH為當天下限曲線的起始點；6DC7H為第2天上限曲線的起始點，6EE8H為第2天下限曲線的起始點。

3.2.2 運行方式

在遠方母線模式時，調度同時下發(fā)3個母線電壓目標值，分別為“Ⅰ，Ⅱ母電壓目標值”、“3號機主變高壓側目標值”、“4號機主變高壓側目標值”；子站AVC裝置會分別對3組母線目標進行計算，并分配無功目標到相應的機組。

在本地母線模式時，子站AVC裝置分別接收調度下發(fā)的2組母線計劃曲線，當處在本地運行時，子站會根據2組曲線對相應的母線進行跟蹤調節(jié)。

1，2號機組采用一臺上位機，3，4號機組采用一臺上位機；2臺上位機分別上送一組“AVC系統當地/遠方切換信號、是否單機模式、AVC子站投入/退出功能、AVC通訊異常”信號。

4 結束語

該電廠AVC實現了冗余結構，做到了上位機的一主一備。任何一臺D200裝置故障均不會對AVC的正常運行造成影響，提高了AVC系統的安全性和可靠性。任何時刻都只有一臺主上位機D200裝置根據調度下發(fā)的母線電壓目標值計算全廠總無功，并按照指定的原則在機組之間合理地分配無功，直接對下位機下發(fā)控制目標，實現了整個電廠電壓的統籌調節(jié)，保證了數據和計算結果的一致性。根據刀閘信號自動識別電廠的運行方式，可在不同的運行方式下自動實現電廠1，2期電壓的調節(jié)。

1 劉 峰．AVC實用化探討[J]．電氣應用，2007(10).

2 戴 彥．自動電壓控制(AVC)系統控制策略的比較和研究[J]．華東電力，2008(1).

3 黃 華，高宗和，戴則梅，等．基于控制模式的控制電網 AVC系統設計及應用[J]．電力系統自動化，2005(15).