中国大唐陡河发电厂 河北唐山 063028
摘要：随着电网规模的扩大，潮流流动的日益复杂，单靠运行人员手动调节电压和无功潮流的方式已越来越不能适应电网的发展，因此实施自动电压控制（AVC）是很有必要的。本文针对无功电压自动调控系统（AVC）的基本原理和特点，结合自动电压调控系统（AVC）在陡河厂六台机组上的陆续实施及应用，进而理解和掌握AVC自动电压调控是如何实现自动调节功能以及在调试中应注意的问题等。
关键词：自动电压控制、发电厂、方案设计、应用
1 实现原理简介
电力系统自动电压调控系统（AVC）是电网自动电压控制系统的子系统，它利用先进的电子、网络通讯与自动控制技术，在线接收电网调度中心下发的母线电压指令或无功指令，自动对发电机无功出力或高压侧母线电压进行实时跟踪调控装置。并有效地控制区域电网无功的合理流动，增强电力系统运行的稳定性和安全性，目前在很多超高压电网中，对系统电压和无功调控的实现都采用如下控制：
1.1.系统电压必须大于某一最低数值，以保证电力系统静态和暂态的运行稳定性，以及变压器带负荷调压分接头的运行范围和厂用电的运行；
1.2． 正常情况下，电网必须具有规定的无功功率储备，以保证事故后的系统电压不低于规定的数值，防止出现电压崩溃事故和同步稳定破坏；
1.3．保证系统电压低于规定的最大数值，以适应电力设备的绝缘水平和避免变压器过饱和，并向用户提供合理的最高水平电压；
1.4．大机组无功出力分配必须满足系统稳定的要求，单机无功必须满足P-Q曲线，保证机组安全运行；
1.5．满足上述电压条件下，尽可能降低电网的有功功率损耗，以取得经济效益。
2 AVC系统的控制方式
系统电压的全局控制分为三个层次（如下图1-1所示），一级电压控制、二级电压控制、和三级电压控制。其中：一级电压控制为单元控制，控制器为励磁调节器，控制时间常数一般为毫秒-秒级，其作用是保证发电机机端电压等于给定值；二级电压控制为本地控制，控制器为发电厂侧电压无功自动调控装置，时间常数为秒-分钟级，控制的主要目的是协调本地的一级控制器，保证母线电压或全厂总无功等于设定值，如果控制目标产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规律改变一级电压控制器的设定值；三级电压控制为全局控制，时间常数为分钟-小时级，它以全系统的安全、经济运行为优化目标，给出各厂站的优化结果，并下达给二级控制器，作为二级控制器的跟踪目标。
本文主要以陡河厂六台机组自动励磁调节器（AVR）中如何实施自动电压调控（AVC）的方案设计、设备配置、安装调试等进行阐述。
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图1-1：陡河厂六台机组系统电压全局控制图
3 现有设备配置和运行工况简述
3.1 系统主接线
陡河发电厂现有两个独立的220KV升压站，现运行6台机组装机容量1300MW。其中220KV #1升压站为双母线带旁路接线，2台250MW燃煤供热机组为单元制接线，主变高压侧通过主开关与母线连接，母线上连接7条出线与电网相连；220KV #2升压站为双母线带旁路接线，4台200MW燃煤机组为单元制接线，主变高压侧通过主开关与母线连接，母线上连接3条出线与电网相连。
3.2 发电机励磁系统（AVR）配置
#3-#8发电机全部是三机励磁系统，每台机均采用两套微机自动励磁调节器主、备配置；
3.3 远动系统（RTU）
RTU装置采用上海惠安公司的D20-ME系统，在网控楼二层的远动机房，双主机配置、使用101规约与华北网数据通信。
3.4 机组集控系统（DCS）
#3-#8发电机组全部是经改造后实现的DCS集中控制，DCS采用日立H5000M系统。DCS系统中具有手动增磁、减磁功能，机组自动励磁开关DL3投入状态已全部进入DCS中。
4 AVC子站技术方案设计
4.1 整体方案：
陡河发电厂于2016年9月开始进行AVC技改工作，每台机组均采用安徽新力电网技术发展有限公司生产的产品.在本厂侧加装一套电压无功自动调控系统（子站），与调度中心（主站）共同组成AVC系统，以主站－子站网络方式运行，主站和子站系统之间通过现有数据采集系统及数据通信网互连并完成信息交换。
AVC子站系统系统由AVC自动调控系统（即上位机—中控单元）和YC-2008无功电压自动调控装置（即下位机—执行终端）两部分组成。通常上位机接收华北网调AVC主站指令，统一分配两站6台机组无功出力，各机组AVC下位机（执行终端）分别接收上位机指令，指令直接下达到自动励磁调节器（AVR），完成自动电压控制功能。其中陡河发电厂自动电压控制（AVC）系统框图如下图4-1所示：
4.2 屏体配置：
4.2.1 AVC上位机：
上位机配置为双主机，与当地功能管理机共同组成一面屏，安装在网控电子间，上位机通过RTU接收华北网调AVC主站指令，经计算分配6台机组无功出力，下发电压调整指令到各机组AVC下位机。
4.2.2 AVC下位机：
每两台执行终端（下位机）组一面终端屏，有三面执行终端屏放置二期、三期及四期电子间，中控单元（上位机）与执行终端（下位机）之间通过单模光缆连接。下位机分别接收上位机指令，指令直接下达到各机组的自动励磁调节器（AVR），完成自动电压控制功能。
4.3 AVC功能配备及相关信息
在DCS操作画面添加AVC投入、退出操作端，经逻辑判断实现AVC投切。AVC自检正常、AVC投入返回、AVC通信正常、AVC闭环运行、AVC增磁闭锁、AVC减磁闭锁、AVR自动是状态显示点，用于显示各机组AVC装置的工作状况，以便运行人员来监视各机组AVC运行情况。如图3
4.4 数据采集
RTU实时采集各机组的模拟量、开关量状态等，以准确完成对调度主站数据上传信息。
4.5 报警功能
在机组DCS及网控室分别实现AVC异常报警功能，有异常时及时提醒运行人员。
5 逻辑改造方案
AVC子站与DCS系统接口逻辑组态如下：
5.1 DCS系统信号巡采和计算周期不高于250ms；
5.2 AVC执行终端远操投/切信号从DCS接入，DCS每个操作信号的宽度不低于3000毫秒，运行人员在集控室POS站直接对AVC执行终端进行投／切操作；执行终端输出超过3000ms的增磁或减磁出口时，下位机均会自动闭锁增、减磁出口。
5.3 DCS根据AVC执行终端送出的“自检正常”信号判断是否允许投入自动控制，只有在自检正常信号出现的情况下，才允许AVC执行终端投入。
5.4 切除AVC自动控制应没有约束条件，运行人员可在任何时候、任何状态下切除AVC。
5.5 AVR自动状态信号直接送至AVC执行终端。若AVR在自动状态且AVC执行终端自检正常，则DCS容许AVC执行终端投入。AVR在手动状态或AVC自检异常，则DCS禁止AVC执行终端投入；在AVC执行终端已投入的情况下，如AVR自动通道故障，则由DCS自动切除AVC执行终端。
5.6 当AVC处于投入状态时，屏蔽运行人员手动增、减磁；仅当AVC处于退出状态时，开放运行人员手动增、减磁。
6 应用效果
自动电压无功调控系统（AVC）在陡河厂投入运行后，取得了明显的效果。将发电厂母线电压的调整由人工监控改为自动调控，消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了调度运行人员的工作强度，保证系统电压低于规定的最大数值，确保了电力设备的绝缘水平，大大提高电网安全稳定水平和机组运行稳定水平，有效地降低了电网的有功功率损耗，增强了电网的经济效益。
参考文献
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作者简介：王超（1983—），男，河北唐山人，毕业于扬州大学电气工程及其自动化专业，高级工程师，主要从事火力发电厂发电机电气二次设计、调试及技术指导工作。
论文作者:王超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/19
标签：电压论文; 系统论文; 机组论文; 终端论文; 电网论文; 母线论文; 上位论文; 《建筑学研究前沿》2018年第25期论文;