淺談發電廠AVC系統在網源協調中的應用

王子龍　吳雨薇

（1.杭州意能電力技術有限公司，浙江杭州 311000；2.浙江浙能紹興濱海熱電有限責任公司，浙江紹興 311200）

淺談發電廠AVC系統在網源協調中的應用

王子龍1吳雨薇2

（1.杭州意能電力技術有限公司，浙江杭州 311000；2.浙江浙能紹興濱海熱電有限責任公司，浙江紹興 311200）

“網源協調”是指發電機組與電網的協調管理，通過對發電機組、升壓站等與電網密切相關的設備管理，保證發電機組和電網的安全穩定運行。AVC通過勵磁調節器（AVR）調節發電機機端電壓/無功達到主站控制目標，進行實時最優閉環控制，滿足全網安全電壓約束條件下的優化無功潮流，從而使電網盡可能地保持在最優無功運行狀態或附近，以達到提高電壓合格率，降低電網能量損耗的目的。

AVC 網源協調 勵磁

近些年來，隨著我國經濟不斷的發展，社會用電需求旺盛，越來越多的發電機組并入電網以滿足生產生活中的各類用電設備。在這種條件下，電網本身對其安全性、穩定性，抗擾性也提出了更高的要求。面對這樣的要求，如果僅僅依靠人工調節，那么無論精度和速度都難以滿足電網的調節需要。若要電網運行在安全穩定的狀態，就要優化電壓和無功的控制能力，以達到網源協調，AVC系統的介入正是解決此問題的理想方式之一。

1　發電廠AVC的發展與現狀

AVC最早在20世紀80年代初開始用于電網，稱為二次電壓調節網，目標是在電網中實現無功功率及電壓的區域性集中控制。隨著技術的提高，AVC控制系統也在功能上不斷完善，控制層次也更加細致。根據電網運行及控制需求一般可分為一次、二次和三次調節。

一次電壓控制（基層電壓控制）:機端電壓或主變高壓側電壓的快速無規則變化由發電機組機組勵磁調節器（AVR）實現快速控制（毫秒、秒級），一次電壓控制必須是自動的（類似機組一次調頻）。 二次電壓控制（區域電壓控制）:主要面向電壓質量和電壓穩定性，一個區域內某個或某些樞紐母線電壓的慢速變化（分鐘級）對該區域具有較大影響意義的一臺或多臺發電機進行聯合控制。三次電壓控制（全系統協調電壓控制）:以全網經濟運行為目標，采用最小化網損的最優潮流實現，以狀態估計和無功電壓優化算法為基礎，給出各區域中樞節點電壓的最優設定值，控制周期一般為分鐘級或小時級，是區域間的電壓協調控制。

以浙江電網為例，下面是一個典型的發電廠子站邏輯結構圖（圖1）。

當AVC子站收到主站下發的命令后，可以合理利用發電機組的無功調節能力，以等功率因數，相似裕度，等無功容量等控制策略，通過勵磁AVR的增減磁，維持同一系統母線下，發電機組間的無功分配合理化，并可滿足特殊工況的運行要求。

2　發電廠AVC的調節方式

目前，國內大多數電網中的AVC系統都是以系統電壓為控制目標的，主站每隔一段時間會下發給子站一個系統電壓目標值，正常工況下每次調節電壓變化量很小。而AVC系統會將目標電壓與當前電壓的差值，轉換成為目標電廠向系統送出的無功功率，也就是把母線的電壓目標值轉化為全廠無功目標。然后再將這個無功目標經優化分配給各臺機組作為單機無功目標。通常由公式將電壓目標值轉化為全廠無功目標。其中: Ui為當前母線電壓，Uj為目標電壓；Qi為當前電廠送入系統的無功；Qj為為使母線電壓達到Uj需向系統送出的無功功率；X為系統阻抗。

在AVC運行的大部分時間里，從電廠端看出去，系統阻抗的變化是不大的，因此系統阻抗往往可優選為一個定值。但是，隨著電網不斷的發展壯大，電網運行方式也有可能會發生改變。這種變化可能還會引起系統阻抗的變化，與此伴隨的是發電廠出口電壓的改變。如果此時要進行電廠出口電壓的調節，公式中的系統阻抗勢必要做相應的調整，否則主站目標指令將無法實現。在某些情況下，電網電壓出現較大波動時，AVC將無法及時調節。因此，發電廠AVC系統的阻抗自適應必須作為一個必備功能來要求。系統阻抗辨識就是根據電壓調節前后的電壓、無功值，根據公式:

3　發電廠AVC在電網中穩定運行要求

發電機組的安全運行是電網安全穩定的重要前提，所以發電廠AVC的控制策略應以保障安全為主，在任何時候都不能有違機組安全運行，其定值的設定要綜合考慮發電機保護和勵磁保護，在合理的范圍和裕度內進行設定。

在AVC定值的整定過程中，對各種安全條件的約束應根據機組運行情況區別對待，將保障機組安全穩定的參數（極端電壓，無功，廠用電等）列為控制優先等級，將提高機組運行質量的參數（母線電壓，低頻振蕩，電網故障）列為一般等級。機組在運行時應提高AVC對優先級別的響應速度，使機組第一時間滿足優先級別的約束條件。同時，要注意發電機在不同工況下的運行要求，如AVC投入控制一臺機組、多臺機組，或發電機在進相、滯相等運行方式下，發電廠AVC應區分控制策略，合理利用發電機的無功資源。

4　結語

通過AVC來協調全網發電機組的無功資源，不僅可以提高發電機對電網無功需求的響應速度，減少運行人員的主觀判斷和操作，還可以優化同一系統母線下各發電機組間的無功分配。隨著控制技術的發展及運行經驗的增加，更多的變量將參與到相鄰機組間無功分配的策略中來，使AVC在運行經濟性，靈活性，合理性等方面更進一步。