自動電壓控制裝置（AVC）在兆豐鋁電自備電廠的應(yīng)用

周毅

（山西兆豐鋁電有限責(zé)任公司自備電廠，山西陽泉045000）

1 AVC投運(yùn)前的試驗

1）發(fā)電廠AVC裝置投運(yùn)后，它根據(jù)主站下發(fā)的指令進(jìn)行發(fā)電機(jī)電壓、無功的調(diào)整，在調(diào)整過程中，勢必會造成發(fā)電機(jī)組由遲相運(yùn)行狀態(tài)過渡到進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)能不能進(jìn)相運(yùn)行，由于制造工藝和安裝質(zhì)量不一樣，每臺機(jī)的進(jìn)相情況是不同的，故每臺發(fā)電機(jī)都必須單獨(dú)做進(jìn)相試驗，得出在不同負(fù)荷下的進(jìn)相深度，以及不同進(jìn)相深度時，發(fā)電機(jī)端部發(fā)熱和對廠用電電壓方面的影響，并考驗低勵限制、失磁保護(hù)、失步保護(hù)等功能的正確性。

2）試驗步驟。發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)前的額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下校準(zhǔn)發(fā)電機(jī)功角零位。系統(tǒng)和機(jī)組的運(yùn)行方式已調(diào)至可進(jìn)行試驗的狀態(tài)，電廠其他機(jī)組正常運(yùn)行，且要保證遲相運(yùn)行。維持發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷某一固定值（如50%，75%，100%），再按要求的速度進(jìn)行減磁。直到勵磁調(diào)節(jié)器低勵限制動作為止，記錄各點的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3）試驗數(shù)據(jù)。有功功率81 MW、107 MW、134 MW分別對應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)下的最低無功功率是-19.52 MVar、-15.43 MVar、-5.4 MVar。定子電壓為13.03 kV、13.05 kV、13.1 kV，6 kV廠用電壓為5.94 kV、5.93 kV、5.88 kV[1-2]。

2 自備電廠AVC的實施方案

2.1 方案介紹

自備電廠配置采用“下位機(jī)—上位機(jī)—后臺機(jī)”方式。AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由1臺后臺機(jī)和2臺上位機(jī)及3臺下位機(jī)組成。屏柜之間通過超五類網(wǎng)線連接，上位機(jī)通過調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)接受220 kV母線電壓目標(biāo)值，將其轉(zhuǎn)換成每臺機(jī)組的無功目標(biāo)發(fā)給各母線對應(yīng)機(jī)組的下位機(jī)，由下位機(jī)根據(jù)發(fā)電機(jī)組的實際工況，通過控制機(jī)組無功來實現(xiàn)電壓目標(biāo)的閉環(huán)控制。下位機(jī)輸出控制信號，通過DCS間接控制AVR系統(tǒng)來控制增減勵磁[3]。該實施方案特點是以每臺機(jī)組為單位來實現(xiàn)閉環(huán)控制，每個控制單元（下位機(jī)）都具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集、控制和保護(hù)等功能。也就是說，上位機(jī)將算好的無功指令及必要的過程控制參數(shù)下發(fā)給下位機(jī)后，下位機(jī)可以獨(dú)立實現(xiàn)所控機(jī)組無功的單元化智能化閉環(huán)控制，實現(xiàn)控制過程中的保護(hù)與閉鎖功能，從而整個控制系統(tǒng)各單元分工明確，系統(tǒng)負(fù)荷分配均勻，通信負(fù)荷較輕，抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

2.2 電氣量采集與連接

1號、2號AVC主、備上位機(jī)和調(diào)度交換機(jī)之間各鋪設(shè)一根網(wǎng)線。AVC后臺機(jī)安裝在值長調(diào)度臺上，后臺機(jī)到下位機(jī)敷設(shè)一根網(wǎng)線。兩下位機(jī)之間敷設(shè)一根網(wǎng)線。AVC下位機(jī)數(shù)據(jù)采集：機(jī)端電流、電壓從PMU柜內(nèi)取。220 kV母線電壓從機(jī)組測控屏內(nèi)??；AVC的6 kV母線電壓從快切屏取。AVC的勵磁電壓、電流信號，分別從機(jī)組故障錄波屏取。AVC的增減磁調(diào)節(jié)脈沖、各種報警開關(guān)量分別輸出至DCS電氣柜。

2.3 AVC裝置運(yùn)行中的異常處理

1）斷電告警：表明對應(yīng)的下位機(jī)失去電源。應(yīng)查看AVC屏供電狀態(tài)。

2）測值異常告警：當(dāng)出現(xiàn)AVC測值異常告警時，應(yīng)檢查電壓、電流二次回路。

3）限制調(diào)節(jié)告警：機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)超出整定限值，此時裝置將反向調(diào)節(jié),當(dāng)運(yùn)行數(shù)據(jù)不再超出限值后告警會自行復(fù)位。

4）上下死區(qū)告警：AVC設(shè)置很多保護(hù)條件，當(dāng)機(jī)組參數(shù)接近或超越規(guī)定值時會進(jìn)入死區(qū)發(fā)出告警，停止調(diào)節(jié)。當(dāng)參數(shù)改變后它們會自己恢復(fù)。

5）線電壓測量偏差超限、不可調(diào)節(jié)、波動閉鎖、外采數(shù)據(jù)超時、有功大電壓低這些告警出現(xiàn)時，AVC停止調(diào)節(jié)。當(dāng)參數(shù)改變后它們會自行恢復(fù)。

2.4 AVC自動退出后的處理。

1）系統(tǒng)震蕩退出報警：等系統(tǒng)穩(wěn)定后投入AVC。

2）調(diào)節(jié)無效退出報警：AVC每次發(fā)出調(diào)節(jié)指令都會檢測實際無功的響應(yīng)狀況（無功調(diào)節(jié)量要大于調(diào)節(jié)方向上的0.84 MVar時認(rèn)為調(diào)節(jié)有效），當(dāng)AVC連續(xù)五次調(diào)節(jié)無效時，AVC退出。值班員可再次投入AVC，如果繼續(xù)報警退出，需要檢查回路、壓板、DCS和AVR[4]。

3）輸出粘連退出報警：檢查增、減磁繼電器接點是否粘連或增、減磁繼電器返回慢。

4）測值異常退出報警：檢查發(fā)電機(jī)、母線、6 kV電壓是否低于下限值的0.67。正常后即可投入AVC。

3 運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題及解決方法

1）內(nèi)外母線電壓偏差，導(dǎo)致AVC誤判，跟不上目標(biāo)，同時也不發(fā)閉鎖信號。其原因為內(nèi)母比外母電壓低300 V，內(nèi)母線電壓與省調(diào)下的電壓目標(biāo)相差不大在100 V左右，機(jī)組的AVC稍做調(diào)整就達(dá)到了目標(biāo)值，就不會再做調(diào)整了，但外母電壓與目標(biāo)值還相差較大，AVC總站會認(rèn)為沒有跟上曲線，并且沒有發(fā)閉鎖信號，就會生成對電廠的考核。解決辦法：對內(nèi)母電壓互感器的一、二次回路進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)二次側(cè)有C相有一根線生銹，造成接觸電阻增大，測量值降低。處理后，電壓偏差消失，AVC恢復(fù)正常運(yùn)行。

2）400V母線電壓偏低。機(jī)端電壓為13.11 kV，已達(dá)到定子電壓低限閉鎖值時，6 kV母線電壓為5.95 kV，還未達(dá)到其閉鎖值5.9 kV。但低壓廠用母線的電壓普遍較低。部分400 V低壓段的電壓低于允許值。解決辦法為提高發(fā)電機(jī)極端電壓低限閉鎖值。對低壓變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)整。除塵變分接頭在四擋，其余均在三擋，因此除塵段的電壓在機(jī)端電壓降低時仍在正常范圍。為了保證低壓變壓器的分接頭調(diào)整后，機(jī)端電壓正常時，低壓母線電壓不會太高，可以逐臺進(jìn)行調(diào)整。

4 AVC裝置投運(yùn)后的運(yùn)行效果

電壓合格率由2015年投運(yùn)前的平均87.22%提高到2016年投運(yùn)后的94.22%。

各個電廠AVC系統(tǒng)的構(gòu)成方式是不同的，各有利弊。兆豐鋁電公司自備電廠的AVC系統(tǒng)設(shè)計主要由其實際情況出發(fā)，兼顧各系統(tǒng)的獨(dú)立性和可靠性，而且簡單實用、節(jié)約成本。AVC裝置投運(yùn)后，其對線路損耗的影響還在繼續(xù)研究和探討中，具體的數(shù)據(jù)還在整理完善，下一步將重點研究這方面的問題，以便使AVC的節(jié)能效果有一個量化的概念。

[1]惠建峰，焦莉，張世學(xué).自動電壓控制系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用分析[J].陜西電力，2009（2）：89-90.

[2]孫鳴，吳兆文，李家仁.電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)控制策略的研究[J].儀器儀表用戶，2008（3）：26-27.

[3]蔣建民，馮志勇.電力網(wǎng)電壓無功功率自動控制系統(tǒng)[M].北京：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1982.

[4]王士政.電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動化[M].北京：中國電力出版社，2012.