火電廠自動電壓控制系統的優化控制探討

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，人們的用電量呈不斷增長趨勢，為了保證人們的正常生活生產用電，火電廠必須加快生產步伐。但是，火電廠在生產運營過程中一定要確保電網電壓安全、優質以及經濟運行，所以設計出一套自動電壓控制系統優化方案就顯得非常必要了。本文將結合當前火電廠生產運營的實際情況，對火電廠自動電壓控制系統的相關問題進行探討，并提出了自動電壓控制系統的優化控制策略，希望能夠對今后的相關研究提供一定的參考依據。

關鍵詞：火電廠；自動電壓；控制系統；優化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.167

0 引言

近年來，我國經濟的快速發展，帶動了我國電力事業的不斷進步，電力系統已經由原先的規模小、電壓低、距離短的時代步入了大電網、超高壓、距離遠的時代，這大大促進了我國電力事業的發展，給人們日常的生活用電帶來了最大保證。然而，電力系統的快速發展也在一定程度上威脅這電網電壓的穩定，而影響穩定的重要因素就是自動電壓控制系統的調節控制。因此，本文對火電廠自動電壓控制系統的優化控制研究是非常有實際意義的。

1 火電廠自動電壓控制系統的設計方案

1.1 硬件系統結構圖方案設計

火電廠自動電壓控制系統的硬件整體框架包含多部分，其中重要部分有遠動終端，簡稱RTU；無功分配或者廠級負荷，簡稱AGVS；勵磁機以及連接這些設備的以太網網絡系統；主站服務器、機組分散控制系統的歷史站，簡稱DCS等[1]。當前，我國的大部分火電廠投入使用的AGC系統，前文所提到的硬件全部配置完畢，可能部分火電站只需要增加部分軟硬件完成自動電壓（AVC）功能。

1.2 軟件系統的建設方案設計

主站系統的軟件設計部分主要分為兩部分，一是火電廠側自動電壓（AVC）控制系統的軟件應用環境，二是火電廠側自動電壓（AVC）控制系統的具體模板設計部分[2]。完整的系統控制軟件需要在原有的負荷分配軟件內融合自動電壓（AVC）軟件，并且在邏輯處理軟件部分應當包括如下幾個方面的內容：自適應全廠無功計算、等功率因數無功分配、等功率因數無功分配、無功容量分配計算以及設定值形成與保護邏輯控制等軟件子模塊。

2 火電廠自動電壓系統控制實現優化控制的對策

2.1 全廠無功調整自適應計算

火電廠需要借助發電機機端電壓的調節來實現對母線電壓控制的目的，但是在實現并網的過程中，需要注意的是，發電機電壓和高壓母線電壓二者之間并不存在線性關系。因此，有關工作人員在對電壓進行調節的時候，應該使用串級調節、逐次逼近等方式，簡單來說，其實就是勵磁調節器對發電機機端電壓實現內環調節，自適應PID控制器通過各機組的無功出力對母線電壓實現大閉環調節[3]。

在實際的工作操作過程中，工作人員需要依照調度下發的機組運行狀況以及母線目標電壓指令，應用自學習方式對系統阻抗執行動態識別，進行實時計算的時候必須要注入高壓母線的總無功總量。通過既定分配算法在各機組之間實現無功分配，對機組的無功出力進行調整，或者調節機組的機端電壓，從而能夠使得高壓母線的電壓可以向系統給定的數值靠近。在計算的期間，工作人員一定要將機組的各種約束和限制條件考慮進去，構建出圖1所示的控制框架。

2.2 各機組之間無功分配計算方法

工作人員在對各機組進行無功分配的時候，必須將各個機組機端電壓控制在安全極限內運行，并且遵循同步變化、相似度保持的原則，即盡可能實現同步變化，保持相似的調控裕度。如果機組不參與自動電壓（AVC）分配，那么自動電壓（AVC）分配值跟蹤機組無功實發值，此分配不參與該機組的無功調節。

各機組在執行無功分配的時候，需要考慮到兩種分配計算法，一種是以無功容量比例系數為基礎的全廠無功同操分配法，另一種是以等功率因數為基礎的全廠無功同操分配法。當前，絕大部分的火電廠自動電壓（AVC）的無功分配僅僅是等功率因素，也有的是等無功容量分配，這種無功分配的模式，未能夠為火電廠工作人員提供一個機組間無功內部調整的機會。所以，本文所提到的兩種分配方案都是基于全廠無功同操分配法。所謂無操同功分配法，也被業界人士稱為偏置調節，指的是火電廠工作人員對運行中的一臺機組的無功分配指令進行手動調節，剩余的機組需要依照分配算法進行自動調整，確保各機組在調整之后無功目標一致。該方法為火電廠機組工作人員提供了一個更加自主和高效的無功分配方案。

3 結語

當前，我國經濟正處于快速發展時期，電力系統也進入了高速發展階段階段。雖然我國的電力系統取得了顯著的進步，但是必須要注意的威脅電網電壓穩定的因素仍然存在。基于此，本文設計的母線電壓自動調制方案是在已有的AGC負荷分配系統平臺擴展實施，通過設備利用率的不斷提高，最大限度地減少了現場軟硬件設備的數量，該設計如果應用到火電廠自動電壓控制系統過程中，將會使得自動電壓控制水平更進一步，同時也保證了電網的安全運行。

參考文獻：

[1]周宇華，翟偉翔，馬平.火電廠自動電壓控制（AVC）系統方案設計[J].電力系統保護與控制，2014，14（09）：128-132.

[2]翟偉翔，周宇華，蘇適等.火電廠廠級自動電壓控制系統研制[J].電力自動化設備，2014，11（07）：130-134.

[3]張繼芬，危劍鳴，林章歲.電網自動電壓控制在大型火電廠的設計與實現[J].電力勘測設計，2015，23（01）：60-65.

作者簡介：崔理（1989-），男，內蒙古赤峰人，本科，研究方向：熱能與動力工程。