自動電壓控制系統在瑞金電廠的應用

陳磊，邱國梁，呂吉明

（華能瑞金發電有限責任公司，江西贛州341000）

自動電壓控制系統在瑞金電廠的應用

陳磊，邱國梁，呂吉明

（華能瑞金發電有限責任公司，江西贛州341000）

隨著經濟建設的發展，電網規模的不斷擴大，電力自動控制技術也得到了迅猛發展。電壓作為衡量電能質量的重要因素之一，其控制技術在各發電廠的實際運用情況成為技術人員關注的重點。從瑞金電廠自動電壓控制系統的實際應用出發，對瑞金電廠AVC的基本原理、控制策略和安全約束條件進行闡述，并對其應用效果和運行中遇到的問題進行了分析和總結，提出了相應可行的解決方案。

自動電壓控制系統（AVC）;發電廠;自動化

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.127

1 引言

華能瑞金電廠的2×350MW機組電氣220kV系統為雙母線不帶旁路接線方式，母線上連接有2臺發變組、1臺高備變、4回出線（1回至山田變、2回至龍崗變、1回至渡口變）及母聯斷路器。由于地處江西南部電網末端，220kV母線電壓變化范圍大，無功調節任務重，自2008年12月投產以來，無功電壓考核較多，嚴重影響區域電能質量。自2015年年底對我廠AVC軟件升級后，再無因220kV母線電壓超限導致考核發生，提高了母線電能質量，減少了考核電量。

2 電廠側AVC系統基本原理和控制策略

2.1 基本原理

自動電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）是現代電網運行的重要技術手段，也是電網智能調度的重要功能之一，在保證電網安全、優質和經濟運行方面發揮重要作用。自動電壓控制利用計算機系統、通信網絡和可調控設備，根據電網實時運行工況在線計算控制策略，自動控制無功和電壓調節設備，以實現合理的無功電壓分布。

2.2 電廠側AVC構成及控制策略

瑞金電廠AVC升級后使用上?；莅补镜腢C635-AVC自動電壓控制系統，其采用RTU裝置加載AVC程序，根據各種運行方式，自適應跟蹤調整，協調控制每臺發電機的無功進而實現對高壓母線的控制。配合EMS主站或區域無功系統設備實現對電網的無功優化，顯著減少線損，提高電能質量。

UC635-AVC自動電壓控制系統通過接收中調AVC主站系統下達的電廠母線目標控制電壓值，根據目標控制電壓值通過計算自動得出電廠承擔的總無功出力 (或直接接收省調AVC主站系統下達的總無功功率目標值)，在充分考慮各種約束條件后，AVC軟件將總無功功率合理分配給每臺機組，發出增減信號給勵磁系統，由勵磁系統調節機組無功，使電廠母線電壓達到目標控制電壓值[1]。同時在控制過程中保證發電機在規定的參數范圍內安全、穩定運行。UC635-AVC自動電壓控制系統協調控制每臺發電機的無功進而實現對高壓母線的控制，如圖1所示。

圖1 AVC監控系統畫面

3 電廠側AVC系統安全約束條件

瑞金電廠地處江西電網末端的贛州地區，在事故或特殊檢修方式下，低電壓問題比較突出，受季節性氣候影響較大，一旦出現集中強降雨，小水電發電量增加，贛州地區負荷陡降，容易出現高電壓問題。這需要自動電壓調節裝置不僅在母線電壓調節范圍、調節精度和響應速度方面得滿足要求，而且在電網、機組、AVC裝置異常情況下具有自動退出及閉鎖功能。

3.1 AVC裝置調節能力符合區域母線電壓要求

AVC裝置母線電壓采樣間隔設為500μs，調節精度控制在0.3kV的死區內，其響應速度為1min內可以調節30～35Mvar的無功功率，調節精度和響應速度均符合區域控制要求。AVC系統支持調節輸出量的模糊控制功能，采用變步長多次調節策略，防止出現電壓過調現象，合理控制系統的調節速度[2]。AVC裝置的調整策略和控制參數的匹配能自動適應電網運行方式的變化，具備不同電網運行方式下的系統阻抗自適應功能。

3.2 特殊運行狀況下AVC裝置的閉鎖功能

發電機出口開關、刀閘分閘，勵磁故障信號產生，AVC允許信號“禁止”“遠方”“AVC指令異?！薄爸姓{EMS主站通訊中斷”同時產生，下位機調節無效。（1）若實測母線電壓高于236kV或低于223kV時，全廠AVC將自動退出；（2）若機組有功、機端電流在保護值以外，AVC將閉鎖（不調節，即不增磁，也不減磁）。

AVC裝置在與主站系統通信異常（長時間中斷、指令異常）的情況下，能自動轉為本地控制模式，并且會根據事先輸入的本地電壓計劃曲線來調節勵磁。（1）若機組無功、機端電壓、廠用電壓在保護值以外，AVC將單邊閉鎖（若高于高閉鎖值，可以減磁,但不能增磁；（2）若低于低閉鎖值，可以向上增磁，但不能減磁。

3.3 AVC裝置的其他實用功能

AVC裝置具有母線電壓上下限曲線限制功能。通過設置母線電壓上下限值低于中調日電壓計劃曲線值，當發生電壓目標值超過限值時自動選擇限值電壓為目標值，有效防止母線電壓越限情況的發生。

AVC裝置具有各母線電壓、機組有功無功日、月、年曲線及報表功能。通過電壓上下限曲線，完成預設時間段電壓超限時間及母線電壓合格率統計功能，并實現預設時間段各參數曲線的合成顯示，有利于技術監督相關數據的統計分析。

4 電廠側AVC系統使用中問題的探討

從AVC裝置的設計原理、控制措施及安全約束功能上來說，已經能將電廠220kV母線電壓控制在中調電壓曲線范圍內，但是在瑞金電廠實際使用中，仍有一些可以改進之處值得我們探討。

4.1 6kV母線電壓越限問題

6kV母線電壓按電能質量技術監督要求應控制在±7%范圍內。由于主變與廠變無載調壓分接頭位置是固定的，當220kV母線范圍波動大，機組加減無功調節時，極易造成6kV母線電壓越限。目前，AVC裝置設計理念上僅僅考慮220kV電壓的調整，雖然安全約束條件中加入了6kV母線高低限值閉鎖發電機增減磁功能，若系統或發電機其他參數變化時，仍能造成6kV母線的進一步越限[3]。要解決此問題，在6kV母線超過高低限值時，應采取自動減增磁措施，避免6kV母線電壓長期停留在限值周圍。

4.2 閉鎖定值不合理

由于受用電增長速度趨緩、電源末端火電調峰任務重的影響，低負荷時瑞金電廠單機負荷常降至140MW以下，低于負荷低閉鎖增減磁值150MW，此時，如果220kV電壓曲線下降，則可能導致在發電機有無功調節能力的情況下，由于閉鎖減磁而導致220kV母線電壓越限的情況發生?？梢钥紤]將低負荷閉鎖定值改至130MW以下，避免此類現象的發生。

5 結語

從自動電壓控制AVC裝置在瑞金電廠的應用可以看出，在母線電壓自動控制方面AVC有著不可或缺、舉足輕重的地位。利用AVC裝置，可以使電網、電廠企業將母線電壓控制在調度要求范圍內。通過AVC在電廠的實際運用，發現問題并不斷改進AVC策略及安全約束條件，以滿足不斷發展的電廠電力事業。

【1】Q/GDW 619—2011電網自動電壓控制技術規范[S].

【2】SD 325—1989電力系統電壓和無功電力技術導則[S].

【3】孫宏斌，郭慶來，張伯明.大電網自動電壓控制技術的研究與發展[J].電力科學與技術學報，2007,22(1):7-12.

Application of Automatic Voltage Control System in Ruijin Power Plant

CHEN Lei,QIU Guo-liang,LV Ji-ming
(Huaneng Ruijin Power Generation Co.Ltd.,Ganzhou 341000,China)

With the development of economic construction,the continuous expansion of distribution network,automatic voltage control technology has been rapid development.As a measure of an important factor of power quality,voltage control technology in the practical application condition of power plant become the focus.Based on Ruijin power plant system,this paper expounds the basic principle,control strategy and security constraint conditions of automatic voltage control in detail,then analyzes and summarizes the application effect and encountered problems in operation,gives the feasible solutions.

automatic voltage control system(AVC);power plant;automation

TM621.6

A

1007-9467（2016）11-0054-03

2016-10-25

陳磊（1984～），男，湖北武漢人，工程師，從事大型電廠運行管理研究。