華能威海電廠#4機組AVC裝置投入問題

王斌

摘要 本文針對山東華能威海發電廠#4機組自動電壓控制系統（ AVC）運行中常見問題進行粗淺分析，并尋找最佳解決方案，最終發電廠的無功出力、變電站和用戶的無功補償設備以及變壓器的分接頭根據電力調度指令進行自動閉環調整。試驗得出的一些結果對同類型機組有一定的參考價值。

【關鍵詞】AVC 電網 發電機 變壓器 分接頭

隨著大機組、超高壓電網的形成，電壓不僅是電網電能質量的一項重要指標，而且是保證大電網安全穩定和經濟運行的重要因素。自動電壓控制系統（AVC）就是在自動裝置的作用下，發電廠的無功出力、變電站和用戶的無功補償設備以及變壓器的分接頭根據電力調度指令進行自動閉環調整。從而改變了以往只能依靠發電廠和調度中心下達的無功電壓曲線指標，人工調節發電機無功出力的局面。

1 概況

山東省電網省調己安裝AVC裝置的并網發電廠的機組AVC投運率進行考核，考核按月統計每臺機組AVC投運率，投運率以98%為合格標準，全月AVC投運率低于98%的機組進行電量考核。而威海電廠#4機組AVC裝置投運率僅為68%，遠遠低于電網規定的98%的要求，這樣，既不利于電網穩定運行，又不利于威海發電廠#4機組經濟運行。

調查山東華能威海發電廠2017年1～6月份#4機組AVC裝置投運情況并進行統計見表1。

2 現狀分析

為了深入了解#4機組AVC裝置投運率低的情況，對引起#4機組AVC裝置投運率低的原因進行了現場調查，調取了2017年1月～6月造成#4機組AVC裝置退出的原因進行統計，根據相關數據進行分類，見表2。

從圖表中可以看到，AVC調節系統故障次數為42次，占總故障次數的62.68%，是造成華能威海發電廠#4機組AVC裝置投運率低的主要問題癥結，只要將AVC調節系統故障次數降低了，就可以大大提高#4機組AVC裝置投入率。

而影響#4機組AVC裝置投入主要原因有以下兩條：

（1）省調AVC主站與電廠AVC子站通訊故障;

（2）高壓廠變分接頭檔位選擇不合理。

根據這兩條原因逐一進行分析：

（1）為了查明原因，首先從遠動系統中調取2017年1月華能威海發電廠AVC子站與調度中心AVC主站任一時段電壓數據，繪制頻率直方圖1。

直方圖呈三頂鋸齒狀排列，說明華能威海發電廠AVC子站與調度中心AVC主站通訊出現了明顯的問題，導致AVC調節系統不能正常工作，從而頻繁閉鎖退出運行。為了找到癥結，技術人員對華能威海發電廠AVC子站與調度中心AVC主站進行調試。開始強制RTU裝置內AVC子站的遙信點進行對點，然后消強制RTU裝置內AVC子站的遙信點進行對點，調度中心AVC主站頻繁無法收到華能威海發電廠AVC子站的遙信和遙測信號，造成調度中心AVC主站與華能威海發電廠AVC子站狀態當地監控后臺的實際狀態不符。最后又通過抓取報文和現場試驗發現，遠動裝置重新啟動時間約為30s后，硬件通訊端口就打開處于監聽狀態，但通訊進程需要4min后才能夠完成，在此期間，遠動通訊裝置進程未完全啟動的情況下，一旦發現有外部報文（ RTU發送過來的通信報文）介入，遠動裝置會自動將端口關閉。遠動裝置關閉后會使RTU的通訊主站軟件判斷為通訊失敗，如此反復幾次后，RTU裝置軟件將判斷為遠動裝置未激活不再發出詢問，導致通訊故障。

3 結論

RTU與遠動通訊裝置間出現的故障是導致省調AVC主站與電廠AVC子站通信故障直接原因。

從SIS系統中調取2017年1月#4機組主變高壓側220KV母線電壓（共600點），去除電壓振蕩、功率因數不合格已經導致電壓不合格的其他原因，該月份電壓合格點數僅僅為387點。最大值Xmax=3 7V，最小值Xmin=215.6V，極差R=Xmax-Xmin=34.3V。

本容量n=600，組數K=1+3.3221g （n）≈10.2，為了作圖更加精確，取整數K=12，組距h=R/K≈3。

從SIS系統中調取2017年1月#4機組高廠變低壓側6KV母線電壓（共600點），從樣本中得知電壓符合標準的點數是600點，去除電壓振蕩、功率因數不合格已經導致電壓不合格的其他原因，該月份電壓合格點數僅僅為387點。最大值Xmax=6.6V，最小值Xmin=6.3V，極差R=Xmax-Xmin=29.3V。

結論：由于#4機高廠變分接頭檔位選擇為6檔（即15.75-2.5% /6.3KV）選擇不當，在廠用母線電壓達到6.6KV上調節閉鎖時，機組無功及機端電壓距離閉鎖上線值還有很大裕量，嚴重影響了AVC的無功調節能力。

4 整改措施

（1）省調AVC主站與華能威海發電廠AVC子站通信故障。重新設計RTU通訊軟件判斷鏈路重啟時間?？紤]到遠動裝置的軟硬件啟動時間無法改變，因此將RTU通訊主站軟件內判斷鏈路重啟后詢問時間由30s重新設計為5min，用來躲過遠動通信進程4min的啟動時間，并在RTU中對遠動裝置發送過來的報文幀做延時和濾波處理。

（2）重新計算高廠變變比，并對高廠變分接頭檔位進行選定。按照制定對策時得出的#4高廠變15.75-2.5%/6.3KV變比使得#4機6KV母線趨于越高線的情況下，而#4主變及發電機出口電壓仍有很大裕度的結論，對變壓器檔位按變比折算后發現，將#4高廠變的變比調節為15.75/6.3KV可以降低#4機高壓廠用電母線電壓，也就是將#4高廠變分接頭檔位由6檔（15.75-2.5%/6.3KV）改變為5檔（ 15.75/6.3KV）可以提高220KV母線電壓調節范圍。

改進后，從SIS系統中調取#4機組高廠變低壓側6KV母線電壓（共600點），從樣本中得知電壓符合標準的點數是600點，去除電壓振蕩、功率因數不合格已經導致電壓不合格的其他原因，電壓合格點數為570點。最大值Xmax=2 31V，最小值Xin=222V，極差R=Xmax-Xmin=9V。#4機組AVC裝置投入率由原來的68%提高到現在的99.05%，達到了預期的目標。

5 經濟效益

按照電網《兩個細則》對發電企業AVC投入率的考核要求計算：

AVC投入率=AVC投運時間/機組運行時間x100%（投入率以98%為標準），AVC投入率低于98%按以下公式計算：

（98%-λ投運）/100Xw（λ投運為機組投運率，W為該機組上網電量）

AVC投入率的考核電量最高不超該機組上網電量0.1%，在計算AVC投入率時，要扣除因電網原因造成的AVC裝置退出時間。

電量計算：華能威海發電廠#4機2017年7～12月上網電量為5.39998億千瓦時98%-67.8%/100x5.39998億=1673993.8千瓦時。

經濟核算：大約為1673993.8x0.29= 48.5458萬元。

6 結語

通過改進后，#4機AVC裝置運行穩定可靠，投入率每天全部合格，可以確定實施效果有效可靠，保證了設備長周期穩定運行。