淺談電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)如何有效調(diào)節(jié)電壓

吳浩然

摘? 要：500kV母線電壓越限自動(dòng)統(tǒng)計(jì)終端的功能、特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，500kV高抗作用，NES?6100勵(lì)磁調(diào)節(jié)器特性。隨著現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，大量新技術(shù)投入應(yīng)用，尤其是微處理器和光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，基本淘汰了傳統(tǒng)的機(jī)械型保護(hù)，使微機(jī)保護(hù)及自助裝置大規(guī)模應(yīng)用于電力系統(tǒng)，提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化。由于500kV母線電壓越限自動(dòng)統(tǒng)計(jì)終端的上線，該廠500kV母線電壓由單一的靠機(jī)組自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，升級(jí)為電壓自動(dòng)監(jiān)視報(bào)警，輔以人工調(diào)節(jié)，再加上500kV高抗宏觀調(diào)節(jié)，大大提高了母線電壓合格率。

關(guān)鍵詞：500kV母線電壓監(jiān)測(cè)? 自動(dòng)調(diào)整

1? 500kV母線電壓越限自動(dòng)統(tǒng)計(jì)終端的功能

在NCS監(jiān)控主機(jī)服務(wù)器監(jiān)控軟件PCS-9700設(shè)置電壓上線值530kV，電壓下線值510kV，設(shè)置采樣時(shí)間間隔，通過線變測(cè)控裝置采集電壓，通過通信上送至NCS監(jiān)控后臺(tái)，對(duì)通道進(jìn)行定義，對(duì)點(diǎn)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將采樣數(shù)據(jù)繪制成曲線，對(duì)越限值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，最終給出結(jié)果合格或者不合格，可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)電壓合格率日查詢，以及月統(tǒng)計(jì)和年統(tǒng)計(jì)，對(duì)電壓合格率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。

2? 500kV母線電壓越限自動(dòng)統(tǒng)計(jì)終端的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

該系統(tǒng)采用直接監(jiān)視500kV母線電壓，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置門檻值，根據(jù)國調(diào)中心下發(fā)的《2018年國調(diào)直調(diào)安全自動(dòng)裝置調(diào)度運(yùn)行管理規(guī)定》要求，該廠500kV母線電壓應(yīng)維持在510～530kV之間。為保證運(yùn)行人員有足夠調(diào)節(jié)時(shí)間，并結(jié)合勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間，該廠500kV母線電壓越限自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)置為528kV母線電壓高報(bào)警、512kV母線電壓低報(bào)警。運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)電壓報(bào)警后，立即手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)組勵(lì)磁，盡可能維持母線電壓在正常范圍。

該系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測(cè)500kV I母、II母電壓，任一值越上下限立即報(bào)警，還可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每年/每月/每日越限累計(jì)時(shí)間、越限率、電壓合格率、電壓不合格率越限次數(shù)等參數(shù)，極大地方便了運(yùn)行人員掌握母線電壓運(yùn)行狀況。

3? 500kV高抗在穩(wěn)定母線電壓方面的作用

國投哈密發(fā)電有限公司2×660MW機(jī)組為±800kV天中直流輸電項(xiàng)目的配套火電機(jī)組，500kV配電裝置采用3/2開關(guān)接線，與國電綠洲電廠2×660MW共用兩回出線（南山Ⅰ線、洲山Ⅰ線）至天山換流站，分別與天山換流站500kV第3串（與極1高端換流變配串）和第4串（與極1低端換流變配串）連接。當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到電廠側(cè)母線電壓超限調(diào)整困難（僅靠勵(lì)磁調(diào)節(jié)），故采用在電廠側(cè)加裝500kV高抗，及時(shí)消納系統(tǒng)無功，降低系統(tǒng)電壓水平，利用投入或停運(yùn)高抗，達(dá)到穩(wěn)定500kV系統(tǒng)電壓的目的。

近兩年來，天中直流輸電項(xiàng)目的配套的風(fēng)電、光伏發(fā)展迅速，目前天中直流實(shí)行風(fēng)光火打捆外送，而風(fēng)電、光伏發(fā)送有功功率較多，發(fā)送的無功功率較少，造成天中直流500kV系統(tǒng)電壓水平較低，該廠500kV電壓頻繁越下限。500kV母線電壓數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，隨著天中直流風(fēng)電、光伏規(guī)模的不斷擴(kuò)大，該廠500kV系統(tǒng)電壓逐年下降，平均電壓由2015年的516.8kV，下降至2017年的514.2kV。經(jīng)過專業(yè)技術(shù)分析，為提高500kV母線電壓，決定向國調(diào)申請(qǐng)停運(yùn)500kV高抗，轉(zhuǎn)為熱備用，500kV任意一段母線電壓高于526kV，申請(qǐng)投入高抗。保護(hù)變更方面，退出原來高抗的T區(qū)保護(hù)，投入高抗短引線保護(hù)，根據(jù)實(shí)際觀察，退出高抗后，500kV母線電壓升高2kV，退出高抗后，母線電壓基本維持在513～521kV之間。

4? NES?6100 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器特性

國投哈密發(fā)電有限公司2×660MW機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)選用國電南瑞繼保有限公司NES?6100自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可通過人機(jī)界面或后臺(tái)軟件設(shè)置各控制環(huán)節(jié)給定值，使用現(xiàn)地或遠(yuǎn)方開關(guān)量輸入命令或串行通信線路實(shí)現(xiàn)給定值的增減變化。該廠配備兩套NES?6100型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（A套和B套），其中一套為主套投入運(yùn)行，另一套調(diào)節(jié)器作為從套處于熱備用狀態(tài)。每套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器都含有一個(gè)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR和勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器FCR。自動(dòng)跟蹤功能用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)方式（自動(dòng)方式）和勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)方式（手動(dòng)方式）間的平穩(wěn)切換，該廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式為恒機(jī)端電壓調(diào)節(jié)。

（1）PID控制。PID控制器的輸入信號(hào)為實(shí)際值與給定值的偏差。PID控制器的輸出電壓（即控制電壓UC）為移相觸發(fā)元件的輸入信號(hào)，與勵(lì)磁電流成正比。調(diào)節(jié)器根據(jù)各類限制器的動(dòng)作情況自動(dòng)選擇PID控制器的參數(shù)。達(dá)到優(yōu)化同步發(fā)電機(jī)控制性能的目的，增進(jìn)同步發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

（2）調(diào)差功能。當(dāng)500kV系統(tǒng)電壓降低時(shí)，機(jī)組機(jī)端電壓同時(shí)降低，此時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過調(diào)差設(shè)置實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償功能，通過將發(fā)電機(jī)端電壓給定值減去一個(gè)與穩(wěn)態(tài)無功功率成正比的信號(hào)，保證2臺(tái)或多臺(tái)并聯(lián)發(fā)電機(jī)組間無功功率的合理分配。發(fā)電機(jī)有功變化對(duì)于機(jī)端電壓影響很小，且勵(lì)磁調(diào)節(jié)器只影響無功，但考慮到某些特殊情況，比如，在進(jìn)行調(diào)差試驗(yàn)時(shí)功率因數(shù)不能為零等情況，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的附加調(diào)差還是考慮有功，按照以下公式來整定：

其中，以額定視在功率為標(biāo)么值基值。通過設(shè)置調(diào)差，可調(diào)補(bǔ)償范圍為-15%和+15%額定機(jī)端電壓。

（3）軟起勵(lì)。軟起勵(lì)功能用于防止機(jī)端電壓的起勵(lì)超調(diào)。軟起勵(lì)使能投入時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器接到開機(jī)令后即開始起勵(lì)升壓，當(dāng)機(jī)端電壓大于10%額定值后，調(diào)節(jié)器以可設(shè)定的速率逐步增加給定值，使機(jī)端電壓穩(wěn)定上升到軟起勵(lì)給定終值。

5? 改進(jìn)建議

目前天中直流實(shí)行風(fēng)光火打捆外送，而風(fēng)電、光伏發(fā)送有功功率較多，發(fā)送的無功功率較少，造成天中直流500kV交流場(chǎng)電壓水平較低。而火電機(jī)組發(fā)出無功功率勢(shì)必降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，但在天中直流配套機(jī)組范圍內(nèi)，還未實(shí)行上網(wǎng)功率因素考核補(bǔ)償機(jī)制，建議風(fēng)電、光伏機(jī)組就地安裝同步調(diào)相機(jī)補(bǔ)充無功功率，減少輸電線路損耗。

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