自動電壓控制系統在陽邏電廠的應用

馮 珂，董 平

（華能武漢發電有限責任公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

作為電網調度自動化的重要組成部分，自動電壓控制系統（Automatic Voltage Control，AVC）主要借助計算機技術和遠動控制技術對變電站調壓設備及發電機勵磁系統進行自動控制，以此來更好地保證電網運行的可靠性。

1 電廠AVC工程簡介

1.1 AVC裝置的功能

華能武漢發電有限責任公司三期電氣主接線如圖1所示。

圖1是華能武漢發電有限責任公司500 kV電氣主接線圖，#5、#6為該電廠三期的兩臺600 MW機組，兩者共用一套AVC裝置。

圖1 500 kV電氣主接線圖

在AVC裝置運行過程中，計算出整個電廠需要承擔的無功功率，根據設置好的無功功率分配原則下分給下位機[1]。除此之外，AVC裝置還能通過下位機給各個機組DCS裝置發送控制信號，再通過DCS裝置將信號發送到勵磁控制系統，實現機組的無功自控。勵磁控制系統接收到信號后對機組無功功率進行調節，有效控制下發的目標電壓值[2]。并且運行過程中如果AVC系統出現異常或者調控約束條件成立，那么該AVC系統會自動呈現退出或閉鎖狀態。

后臺機（工控機）為AVC裝置的功能機，主要負責實時監測AVC的運行狀態，為工作人員提供實時監測數據、歷史運行數據查詢以及事件追憶等，方便查看AVC運行狀態[3]。

1.2 系統組成

三期AVC系統主要由上位機、下位機及后臺機組成，系統簡圖如圖2所示。

圖2 三期AVC系統組成

2 AVC應用效果

2.1 電壓計劃曲線的執行情況

電壓計劃和執行曲線如圖3所示。

圖3 電壓計劃和執行曲線

觀察截圖可以發現，在0：00-8：00的時間段內，電廠運行過程中的電壓執行曲線已經超過了計劃曲線所設的上限值，這意味著無功資源處于充裕狀態[4]。在這種情況下，參與調節的變電站越多，對電壓的改善效果會越好，能夠極大地提升運行穩定性。

2.2 機組無功負荷的變化

以#5機組為例，時間為2021年1月13日，無功目標曲線如圖4所示，實際執行無功曲線如圖5所示。

圖4 無功目標曲線

圖5 實際執行無功曲線

通過圖4和圖5可知，#5機組目標曲線和實際執行曲線的走勢是相似的。0：00-7：00和9：00-21：00兩個時間段內的無功變化曲線相對平緩，而7：00-9：00和21：00-24：00兩個時間段的波動相對較大。實際執行無功曲線達到峰值的時間是7：20，峰值為108.5 Mvar，同樣時間點的目標曲線值是108.9 Mvar。通過對比兩條曲線的最低值可以發現時間區域相近，且數值相差較少。

2.3 對機組運行的影響

通常情況下，AVC裝置不會影響到發電機組的運行，其主要目的是調節電網電壓，在運行過程中通過控制勵磁系統來有效分配無功功率。即整個勵磁系統的無功分配都是嚴格按照AVC信號執行的，機組運行的參數會隨著分配情況而出現相應變動，保證機組始終處于可控狀態[5,6]。

2.4 機組運行出現異常的處理

若發變組參數波動大，可暫時在DCS上將“AVC允許投入”按鈕切換到“禁止”，退出該機組AVC調節，同時檢查其他機組，判斷是否由AVC引起[7]。發變組出口開關分閘后，檢查機組AVC自動退出。調度臺上的后臺機運行但AVC程序退出，無法監視，此時重新運行AVC程序即可，各機組AVC不需退出[8]。若后臺機死機、掉電或AVC程序無法啟動，則先在各機組DCS上將“AVC允許投入”按鈕切換到“禁止”，退出AVC，重新啟動后臺機，運行AVC程序，檢查正常后再投入AVC。

2.5 AVC裝置運行期間的風險預控

AVC運行過程中能夠發現，機組各段電壓會呈現下降趨勢，同時輔機電流上升，此時要加強運行狀態監控，注意電機溫度不能超出額定值。發電機組出現進相情況時也要密切監控發電機機端電壓和定子電流，注意發電機溫度，做好機組失控的預想，備好相關應對方案[9]。此外，二級電壓自動調節需要AVR來完成，因此AVC的參數控制需要充分和AVR配合。AVR出現運行故障或異常時，延時退出AVC，如果在出現異常后立即退出或閉鎖AVC則極易引發AVR告警信號，影響AVC投運率[10]。

3 結 論

簡單分析自動電壓控制系統裝置運行，在發電廠應用AVC裝置可以實現發電機勵磁系統的自動調節，該裝置的應用極大地緩解了人工調節的工作壓力。同時，自動化控制也在一定程度上提高了電網調節的效率和質量，保證電網運行的可靠性，促進電力行業的發展和企業經濟的提升。