AVC在聯合循環電廠實際應用中的若干問題及解決方法探討

王一+代卓耕

摘 要：本文介紹了電壓無功自動控制裝置（AVC）的基本原理及控制策略，重點分析了AVC在廣東惠州天然氣發電有限公司實際應用中所出現的問題，并提出了相應的解決辦法，為同類型電廠AVC裝置的運行提供了借鑒和參考。

關鍵詞：燃氣-蒸汽聯合循環電廠；AVC；電壓無功自動調控

中圖分類號： TM62 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）28-194-3

1 概述

電壓，是保證供電質量最重要的參數指標之一。近年來，隨著大容量機組的相繼投產，電網容量急速增長，電網結構日趨復雜，跨地域、大容量的跨網調度頻繁，使系統電壓的調控難度越來越大，為了解決電網面臨的日益突出的無功電壓管理問題，提高供電質量，迫切需要建設自動電壓控制系統 （AVC）。

惠州LNG電廠在2008年06月份完成了AVC裝置的安裝、調試并投入運行，是廣東省首家投運AVC裝置的電廠。由于沒有同類型電廠AVC裝置的實際應用經驗作為參考，在AVC的安裝、調試及運行期間出現了若干問題，在技術人員攻關后都得到了很好的解決。

2 電壓無功自動控制的基本原理

2.1 電壓無功全局控制措施

系統電壓控制主要采用三級電壓分級的控制模式，分為一級電壓控制、二級電壓控制、三級電壓控制（如圖1）。其中一級電壓控制是總領層，控制優化整個系統的經濟安全運行。二級電壓控制協調一級電壓控制信號，調節升壓站母線電壓及全廠總無功出力等于設定值。一旦目標發生偏差，二級電壓控制器則按照預定的控制規律改變三級電壓控制器的設定參考值。三級電壓為單元控制，將二級電壓控制器的控制信號輸入單元機組的勵磁調節系統，從而調節機組無功出力，維持機端電壓的穩定。

2.2 惠州LNG電廠電壓無功控制措施

惠州LNG電廠電壓無功自動控制系統由主站系統和子站系統共同組成（見圖2），廣東中調AVC主站下發母線電壓或全廠總無功控制指令，電廠子站上位機接收主站指令，根據母線電壓控制指標估測出全廠總無功出力需求，通過下位機向各機組的勵磁調節器發出增減磁控制信號，調整發電機勵磁電流，從而改變機組無功出力，達到電壓無功自動調節的目的。

3 AVC裝置在實際應用中的技術問題及解決方法

3.1 AVC與AVR之間互為閉鎖

AVC與AVR之間的互鎖即為在AVC投入并進行自動調節時閉鎖人為通過AVR手動調整機組勵磁和無功出力，而在需要人為手動調整機組無功時又能夠閉鎖AVC的自動調節。

在就地裝置上進行互鎖。如圖3所示，在AVC裝置內裝設了繼電器S1（S2），當在DCS上退出AVC時，繼電器S1（S2）常閉接點保持閉合，常開接點斷開。此時，相當于旁通了AVC裝置，人為手動增（減）磁指令是直接發至發電機控制柜（GCP），通過繼電器90R（90L）將指令送到機組AVR，AVR響應指令調節機組電壓和無功出力。

AVC投入指令發出后，AVC裝置內的繼電器S1（S2）常閉接點斷開，閉鎖TCS指令傳輸回路；同時，常開接點閉合，打開了AVC裝置調節指令傳輸回路，這時AVC裝置接收上級調節指令，通過發電機控制柜（GCP）將指令送至AVR，調整機組電壓和無功出力。

②在控制邏輯上進行互鎖

在DCS上發出“投入AVC”指令后，AVR自動正常運行、AVC裝置自檢正常、無增減磁閉鎖信號等條件滿足后，AVC裝置自動投入調節。如圖4所示，DCS上增（減）磁指令能夠出口的條件之一就是“AVC投入返回”即AVC裝置退出時，DCS手動發出的增（減）磁指令能夠出口，AVC裝置處于投入時，閉鎖DCS手動增（減）磁操作。

以上兩個方面從硬件及軟件上雙重保證了對機組增（減）磁的操作只能是AVC自動控制或者是DCS手動控制二者之一，而不會出現自動手動同時參與調節從而產生沖突的情況。

3.2 AVC誤調節導致機組啟動失敗

日本三菱M701F型聯合循環機組使用靜態變頻裝置（SFC）將發電機作為同步電動機來拖動機組啟動升速，在燃機點火并且機組達到自持轉速后，SFC退出運行。在此過程中，由廠用6kV母線通過啟動變壓器向勵磁系統供電，機組并網后，勵磁系統轉為由發電機出口的勵磁變供電。

機組啟動過程中，當機端電壓達到3.4kV后，勵磁系統的控制模式轉為“恒電壓模式”，維持機端電壓恒定。AVC裝置投運后，由于其投入條件在SFC拖動機組啟動的過程中就已經滿足，AVC裝置自動投入，此時恰逢220kV母線電壓偏離中調下發的母線電壓控制指標，AVC裝置發調節信號給勵磁調節器，改變發電機機端電壓，破壞了“恒電壓控制模式”，當電壓值超過了SFC電壓保護定值造成SFC跳閘，機組啟動失敗。

為了避免這種情況的出現，進行如下整改：

①在AVC軟件中設置增加機組負荷小于最小穩燃出力234 MW時，閉鎖AVC判據條件；

②由于AVC是為了滿足電網電壓指標而調節機組無功出力的，在機組未并網之前不應投入。因此，在DCS控制邏輯中將機組并網加入AVC裝置投入的條件中。

3.3 AVC裝置調節延時過長

AVC裝置調試過程中，發現AVC發出增（減）磁指令后，機組無功變化要落后AVC指令一個較長的延時，最長的一次有將接近3分鐘時間，AVC調節品質不合格。通過對數據進行對比，發現由于AVC裝置在參與調節過程中優先采用NCS系統的數據，以此來保證與主站AVC數據同源，由于NCS系統的精度不夠，需要機組無功變化在3.5 MVar以上才能檢測到，從而影響了AVC調節速率。通過技術人員分析討論后修改了AVC控制周期的時長和死區，控制周期的時長從20秒增加到30秒，修改為30s，調節死區從2Mvar改為3MVar。修改后，AVC的調節品質得到了改善，滿足了中調的調節要求。

3.4 DCS與AVC裝置投退操作脈沖不匹配

AVC裝置調試過程中，發現DCS發出投退AVC的操作脈沖寬度為2秒，而AVC裝置內部則設置了必須接收3秒以上寬度的操作脈沖才能成功進行投退操作，這樣就導致了DCS上無法對AVC裝置進行投退操作。經過分析討論，將DCS發出投退AVC的操作脈沖寬度修改為10秒，通過反復試驗驗證，確能保證AVC裝置每次投退的可靠性。

4 結論

惠州LNG電廠采用AVC技術后，為電網提供了較高的無功儲備，降低了電廠運行人員的日常工作量和出現人為誤調節的可能性，對于改善電網供電質量具有重要意義。同時，作為廣東電網首家投運AVC的電廠，為后續其他電廠AVC裝置的設計、安裝、調試及運行提供了重要的參考作用。

參 考 文 獻

[1] YC-04 AVC 無功電壓自動調控系統控制用戶手冊[M].安徽新力電網技術發展有限責任公司，2006.

[2] 廣東惠州天然氣發電有限公司.大型燃氣-蒸汽聯合循環發電設備與運行[M].北京：機械工業出版社，2013，07.

[3] 關國杰.AVC裝置在390MW燃氣蒸汽聯合循環機組中的應用[J].中國水運，2010，11：111-112.