電廠側AVC子站系統建設及應用

王永杰（勝利油田勝利發電廠 山東 東營 257000）

一、前言

電壓是電力系統電能質量的重要指標之一，有效進行電壓調節和無功補償不僅能提高電壓質量，而且能提高電力系統的穩定性和安全性。

自動發電控制（Automatic Voltage Control，簡稱AVC）是在自動裝置的作用和給定電壓約束條件下，對發電機的勵磁、變電站和用戶的無功補償裝置的出力以及變壓器的分接頭都按指令自動進行閉環調整，使其注入電網的無功逐漸接近電網要求的最優值，從而根據電網的無功情況自動調節發電機的無功出力，使全網有接近最優的無功電壓潮流，進而提高電能質量和全系統的安全、穩定、經濟運行能力。

二、自動發電控制的基本原理

發電機無功出力與機端電壓受控于勵磁電流，當勵磁電流改變時，發電機的無功出力與機端電壓也隨之變化，并由此對主變高壓側的母線電壓產生影響。由于勵磁電流的大小可以通過改變勵磁調節器(AVR)電壓給定值實現，所以AVC的基本原理就是：電廠側遠程接收調度系統AVC控制指令，通過動態調節勵磁調節器的電壓給定值，改變發電機勵磁電流，實現電壓的無功自動調控。

三、電廠側AVC的功能實現

1.電廠側AVC的無功分配

電力系統中電壓降的表達式如下：

由于壓降橫分量數值較小，可忽略；且電力系統中R遠小于X，故通常將壓降簡化為：

對于電廠側AVC，在確定目標電壓Utarget后，電廠母線向系統提供的目標總無功Qtarget可以表示為：

其中，U表示當前電壓，Q表示當前無功，X表示系統阻抗。

確定目標總無功后，每臺機組的無功分配可以有無功容量成比例和等功率因數兩種策略。

無功容量成比例是指AVC根據機組無功容量按比例進行分配：

其中，n為參加AVC調節的機組數；Qi為分配到第i臺機組的無功；Qi.max為第i臺機組的最大無功容量為n臺機組的最大無功容量之和。

等因數功率是指AVC根據機組有功實發值按機組有功容量進行分配：

其中，Pi為第i臺機組當前有功實發值為n臺機組的當前有功實發值之和。

2.電廠側AVC子站系統結構及其接入量

電廠側AVC系統運用分散式控制系統D C S，采用上、下位機的結構實現無功電壓控制。上位機集中采集母線電壓、注入高壓側母線的無功及機組側數據、勵磁調節器當前狀態等信息，根據設定的高壓母線目標電壓值，通過相應無功電壓算法，計算出需注入高壓母線的目標總無功，然后按優化的無功分配策略將目標總無功分配給各機組的下位機，并監視各機組的無功調節。

各機組下位機送出增減勵磁指令，調節機組無功至目標值，完成機組無功閉環調節，從而使高壓母線電壓達到系統給定值的調控要求。

電廠側AVC子站的結構及接入量如圖1所示。

圖1 AVC子站的結構及接入量圖

四、電廠側AVC子站系統建設應注意的問題

自動電壓控制是電網的輔助功能要求，目的是提高系統的安全、經濟運行水平，其建設和試驗宜注意以下問題。

1.為保證數據采集的準確性，一般要求電壓、電流準確度等級0.2級，無功、有功準確度等級0.5級。

2.結合發電機勵磁系統AVR的特性和發電機保護情況，全面考慮AVC的各項限制條件。

3.根據發電機P-Q曲線、勵磁系統特性和發變組保護定值，合理整定AVC子站定值，避免對機組和電網的安全穩定運行造成不利影響。同時根據機組情況，合理設置AVC定值中的母線電壓死區和無功出力死區，在保證AVC調節精度的基礎上，使調節不要過于頻繁。

4.AVC調試期間，運行人員應加強監視控制點參數，必要時無條件退出AVC子站運行。

5.AVC子站目標電壓通常由調度中心下達，子站的電壓實時跟蹤情況又需反饋給調度中心，作為下一步電壓計劃和指令的下達依據。因此，電廠側接入AVC的電壓與調度中心接收到的電廠側電壓遙測信號宜取自同一個PT及其變送器，以避免因二次誤差帶來不利影響。

五、AVC子站的應用意義

AVC子站系統實現了對系統電壓的自動調節控制，具有以下意義：

1.電廠側投入AVC后，由調度系統對電網電壓實行統籌調控和把握，提高了電網安全、經濟運行能力；

2.提高了電壓質量，電廠側電壓合格率大幅提升；

3.減輕了監控值班人員勞動強度，避免了人工調節的跟蹤慢和誤調節問題。

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