電廠側AVC子站系統應用中的問題探討

孫亞男

摘要：本文對自動電壓控制（AVC）的基本原理及電廠側AVC子站系統的功能實現方式進行了介紹，結合AVC子站系統在電廠應用時遇到的問題，對AVC子站在電廠側的應用進行了探討和分析，并提出了解決問題的方法和途徑。

關鍵詞：自動電壓控制 AVC 電廠側

1 前言

電壓是電力系統電能質量的重要指標，通過無功補償的方式對電壓進行有效的調節，不僅能提高電能質量，同時也能提高電力系統的安全性和穩定性。

自動發電控制（Automatic Voltage Control，簡稱AVC）是通過調度自動化系統采集各節點遙測、遙信等實時數據，以各節點給定電壓、關口功率因數為約束條件，應用AVC自動裝置對發電機的勵磁、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自動進行閉環調整，使注入電網的無功接近電網要求的最優值，從而實現電網電壓合格率最高和輸電網損率最小的一種優化技術。

AVC系統不僅具有提高電壓質量，提高電網安全、經濟運行能力等優點，而且還能減輕監控值班人員勞動強度，避免人工調節跟蹤慢和誤調節問題，現在已成為電網電壓的主要調節手段。針對不同電廠的不同情況，如何利用AVC裝置提高電廠側電壓自動調節水平，對于很多電廠而言是亟待解決的問題。

2 電廠側AVC的基本原理及其功能實現方式

2.1 電廠側AVC的基本原理

發電機機端電壓受控于發電機的無功出力，而發電機的無功出力決定于發電機勵磁電流，勵磁電流大小又由勵磁調節器控制，所以，通過控制發電機勵磁電流，可以改變發電機無功出力，從而調節發電機機端電壓。電廠側AVC的基本原理是：電廠側AVC上位機通過接收調度電壓指令，根據指令要求，通過下位機對各個機組的發電機勵磁調節器下發指令，改變勵磁電流，實現無功出力和電壓的自動控制。

2.2 電廠側AVC的功能實現方式

電力系統中電壓降分為縱分量和橫分量，其表達式分別為：

壓降縱分量 ，壓降橫分量

壓降橫分量數值較小，可忽略；且電力系統中電阻R遠小于電抗X，所以通常將壓降簡化為：

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

其中， Q表示當前無功，U表示當前電壓，X表示系統阻抗。

確定 后，有三種方式可以進行無功分配：無功容量成比例，等功率因數和相似裕度調節。

無功容量成比例是指：AVC根據機組無功容量上限對各機組無功出力按比例進行分配，其表達式為：

（i=1，2，……，n）

其中，n為參加AVC調節的機組數； 為分配到第i臺機組的無功； 為第i臺機組的無功容量上限。

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，其表達式為：

（i=1，2，……，n）

其中， 為第i臺機組當前有功實發值。

相似裕度調節是指：AVC根據機組無功可調裕度對各機組無功出力進行分配，其表達式為：

（i=1，2，……，n）

其中， 為參加AVC調節的第i臺機組的當前無功實發值。

3 AVC子站系統應用中的問題探討

位于電網末端的發電廠往往由于電壓水平低、周邊無功補償不足而面臨電壓調節困難的問題。引入AVC子站系統后，電壓品質有所改善，但電壓合格率仍達不到調度要求。

電廠具體情況如下：

I期#1、#2機組均為220MW機組，分別由一臺三繞組主變接入110kV系統和220kV系統，其中，110kV系統為集團公司電網。II期#3、#4機組均為300MW機組，分別由一臺雙繞組主變接入220kV系統。I期機組為自備機組，不參與AGC調節。II期機組為統調機組，有功出力跟蹤調度下達的AGC負荷曲線。

四臺機組均參加AVC調節，其中I期機組是由老機組擴容改造，出于機組穩定運行的考慮，I期機組的無功出力上限設置為100MVar。AVC裝置監測220kV母線電壓，根據省調下發的電壓目標指令進行調節，無功分配方式選擇等功率因數調節。

運行過程中，發現問題如下：

①電壓還未達到目標值，因#1、#2機組無功出力已達上限，AVC子站不再進行無功調節；

②#3、#4機組經常因高廠變分支電壓達上限，機組無功調節被閉鎖；

③經常出現實際電壓與目標電壓相差0.5kV時AVC卻并不反應的情況，造成電壓調節合格率降低。

經分析，該電廠在電壓調整方面存在以下特殊之處：

#1、#2機組為集團公司自備機組，有功由電廠根據負荷和機組情況進行調節，出力一般在200～210MW左右，#3、#4機組為統調機組，有功出力由調度下達的AGC負荷曲線決定，出力通常在220～230MW左右，有時有功出力只有190～200MW，用等功率因數法對所有機組的無功出力進行統一分配，在II期機組有功出力與I期機組相似的情況下，容易在I期機組無功出力已達上限而II期機組還有無功出力裕度時，AVC卻不再對II期機組的無功出力進行調節，II期機組無功能力沒能發揮，電壓水平卻沒能達到要求。因此，現場將無功分配方法改為無功容量成比例進行試驗，發現同樣基于上述原因，往往出現II期機組在有功出力較低時無功無法達到分配的無功出力，因而使電壓調節不達標的情況。

同時，II期的兩臺高廠變均為三繞組變壓器，低壓側分A、B兩段。在各項環保改造之后，#3、#4機組出現不同程度的分支負荷不均情況，運行中，發現負荷較低的廠用6kV IIIA段和廠用6kV IVB段容易在無功出力高，機端電壓較高時出現分支電壓達上限的情況，使機組的AVC調節被閉鎖，影響了電壓的深度調節。

另外，調度目前要求的實際電壓與目標電壓的差額在0.5kV之內，認定為電壓調節合格，而現場AVC參數中設定的電壓調節死區也是0.5kV，這個參數的設置影響了電壓調整的靈敏性，造成電壓調節合格率較低。

針對上述問題，該電廠采取措施如下：

一是將#1、#2機組解除AVC自動調節，因I期機組有功出力較為恒定，通過人工將#1、#2機組的無功出力控制在約100MVar，以減輕II期機組的無功出力壓力。同時，將AVC設置為等功率因數調節，使#3、#4機組按照等功率因數方法調節各自無功出力。采取這一措施，同時出于以下考慮：#1、#2機組的無功出力同時流向110kV系統和220kV系統，有時造成110kV系統母線電壓已達上限，#1、#2機組仍在抬高無功出力的局面。

二是合理考慮#3、#4機組各分支負荷不平衡情況，根據現場負荷測量數據，在機組檢修時對高廠變的分接頭位置進行調整，從而加大AVC無功出力調節范圍。

三是將AVC參數中的電壓調節死區由之前的0.5kV調整為0.1kV，使電壓調整更加精細靈敏。

經過上述調整后，該電廠AVC合格率長期保持在99.9%左右，電壓合格率提高，電壓控制水平大幅上升。

4 結論

目前，國內使用AVC裝置對電網電壓進行調節和控制的技術已經比較成熟，但針對各電廠的不同情況，在應用過程中，尚需作具體情況具體分析的研討和探索，使AVC的調節達到最優，提高電廠側的電壓調節水平。

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