自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)在大型電廠中的應(yīng)用

趙江+何洋

【摘 要】自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）對于提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量，減少電網(wǎng)損耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著極為重要的作用。本文詳細(xì)介紹了海南昌江核電廠2*660MW機(jī)組自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，以及調(diào)試過程中故障分析及處理。

【關(guān)鍵詞】AVC；無功功率；母線電壓

0 前言

自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC），是指通過采集電網(wǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在確保設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，根據(jù)運(yùn)行需求，對各發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行優(yōu)化控制，調(diào)節(jié)各發(fā)電廠母線電壓，從而達(dá)到提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及改善電能質(zhì)量的目的。

1 AVC系統(tǒng)基本介紹

1.1 核電廠AVC子站系統(tǒng)配置

海南昌江核電廠220kV 升壓站主接線采用3/2 接線，共2回路進(jìn)線，分別對應(yīng)核電廠的2臺(tái)650MW核電機(jī)組。根據(jù)核電站實(shí)際情況及海南電網(wǎng)的要求，該電廠AVC 系統(tǒng)按照220kV電壓等級進(jìn)行AVC 控制，采用的是國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司開發(fā)設(shè)計(jì)的NSC2700發(fā)電廠AVC自動(dòng)控制系統(tǒng)，裝置與現(xiàn)有系統(tǒng)相對獨(dú)立，只通過輸入/輸出接口與外部相聯(lián)系。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）由調(diào)度、AVC操作終端、AVC主控單元以及多個(gè)AVC接口控制裝置、測控裝置組成。

AVC主控單元接收AVC接口控制裝置、西門子測控裝置采集到的發(fā)電機(jī)組及母線等模擬量信息、反映運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)量信息，同時(shí)也接收調(diào)度或后臺(tái)下發(fā)的母線電壓值，根據(jù)母線電壓的目標(biāo)值、系統(tǒng)的阻抗以及從NCS測控中采集到的測量值，計(jì)算出系統(tǒng)需要發(fā)出的無功目標(biāo)值，然后對母線上的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行無功合理分配，輸出控制命令傳送至西門子測測控裝置來控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功出力，使其維持在海南電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心下達(dá)的電壓指令（或無功指令）附近實(shí)現(xiàn)電壓無功自動(dòng)調(diào)控，從而達(dá)到調(diào)節(jié)母線電壓的目的。

1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集方式

AVC控制系統(tǒng)運(yùn)行的前提是保持電力系統(tǒng)中的各發(fā)電機(jī)均運(yùn)行在額定功率、功率因數(shù)、額定電壓、額定電流的范圍內(nèi)[1]，并保持發(fā)電廠高壓母線、廠變低壓側(cè)電壓在允許范圍內(nèi)。因此，在AVC調(diào)節(jié)系統(tǒng)中必須采集所有參與AVC調(diào)節(jié)的各機(jī)組的有功功率、無功功率、發(fā)電機(jī)定子電壓、發(fā)電機(jī)定子電流、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流、6kV各段電壓（比較后選擇最大值）以及高壓母線電壓（正常采集I母線電壓，I母線電壓不正常時(shí)，自動(dòng)切換為II母線電壓）等參數(shù)。這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為無功調(diào)節(jié)的閉鎖條件，以防止機(jī)組運(yùn)行在超出機(jī)組額定銘牌范圍之外。

NCS2700型無功電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置共享計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（NCS）已采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能與中調(diào)接收到的數(shù)據(jù)保持一致，對考核有利，對發(fā)電廠高壓母線電壓控制有利。

1.3 AVC 無功分配原則

無功最優(yōu)分配是指在確定了母線總無功功率目標(biāo)值后，如何將此無功功率最優(yōu)分配給各臺(tái)運(yùn)行機(jī)組的方法。

該系統(tǒng)支持4 種分配方式，等功率因數(shù)、相似調(diào)整裕度、與容量成比例、平均分配[2]。

① 等功率因數(shù)：按照各機(jī)組的實(shí)發(fā)有功值分配無功，保證各機(jī)組功率因數(shù)水平接近。

鑒于核電廠2臺(tái)機(jī)組的容量以及無功出力極限大致相同， AVC系統(tǒng)的無功分配采用相似調(diào)整裕度，根據(jù)機(jī)組的無功裕量大小進(jìn)行分配。

1.4 AVC的投退邏輯

核電廠的AVC 子站系統(tǒng)的投退原則為“人工投入、自動(dòng)退出”，AVC 的投入必須經(jīng)過運(yùn)行值班人員的判斷，人為操作投入AVC；AVC系統(tǒng)邏輯有多重閉鎖條件，可以在異常工況下自動(dòng)退出AVC，同時(shí)為保證核電機(jī)組的安全運(yùn)行，運(yùn)行人員可根據(jù)機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行工況，根據(jù)需要隨時(shí)都退出AVC 系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

AVC 的投入過程：當(dāng)無勵(lì)磁、AVR 及保護(hù)等閉鎖AVC 的信息時(shí)，且發(fā)電機(jī)出口斷路器合閘、AVC 自檢正常，運(yùn)行人員判斷后，操作“全站AVC功能投入/退出”按鈕，置于投入位置，同時(shí)根據(jù)控制方式不同將“機(jī)組AVC投入/退出”（#1、#2 機(jī)組）置于投入位置，對應(yīng)機(jī)組才真正參與調(diào)節(jié)。

AVC 的退出過程：操作“全站AVC功能投入/退出” 按鈕置于退出位置， 或把“機(jī)組AVC投入/退出” （#1、#2 機(jī)組）置于退出位置（1、2# 機(jī)組），實(shí)現(xiàn)人為退出AVC；AVC 故障或閉鎖條件滿足時(shí)，自動(dòng)退出AVC。

2 探討與分析

2.1 AVC對時(shí)問題

原定實(shí)際方案中，AVC裝置沒有配置對時(shí)。考慮到若裝置時(shí)間存在誤差，可能導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)曲線偏離省調(diào)下達(dá)曲線?，F(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)變更，AVC裝置接入B碼對時(shí)，保證實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)母線電壓。

2.2 增減磁輸出接點(diǎn)變更

為防止增減磁出口繼電器接點(diǎn)粘連，發(fā)變組測控屏原設(shè)計(jì)采用兩個(gè)雙位置繼電器的接點(diǎn)串聯(lián)輸出，即每個(gè)繼電器的兩對觸點(diǎn)先并聯(lián)，然后與另一個(gè)繼電器串聯(lián)。但因測控裝置同一輸出板卡的出口繼電器不允許兩個(gè)及以上同時(shí)動(dòng)作，導(dǎo)致兩個(gè)雙位置繼電器接點(diǎn)不能同時(shí)輸出，增減磁脈沖無法出口。經(jīng)過廠家建議，目前現(xiàn)場變更為僅通過單繼電器接點(diǎn)輸出。

2.3 增減磁脈沖間隔設(shè)置對雙機(jī)組聯(lián)調(diào)的影響

初始增減磁脈沖間隔為30s，脈寬500ms，在雙機(jī)組聯(lián)調(diào)過程中，AVC裝置對雙機(jī)組發(fā)出的增減磁脈沖不完全同步。以調(diào)節(jié)母線電壓上升為例：1號機(jī)組AVR接收到增磁脈沖（此時(shí)2號機(jī)組增磁脈沖尚未發(fā)出），機(jī)組無功上升，母線電壓瞬間上升δU，同一時(shí)間，2號機(jī)組AVR處于恒壓模式自動(dòng)調(diào)節(jié)，無功功率下降，母線電壓下降，最終電壓值不變?？紤]到雙機(jī)組接受脈沖時(shí)間不一致，在30s內(nèi)誤差較大，且無功功率調(diào)節(jié)速度太慢（大概8MVar/min，規(guī)范中調(diào)節(jié)速度要求不低于10MVar/min）。修改脈沖間隔為8s，脈寬不變，調(diào)節(jié)速度提高，AVC能正常調(diào)節(jié)母線電壓。

3 結(jié)論

隨著海南電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的人工調(diào)節(jié)電壓模式已經(jīng)不能滿足電力用戶對電壓質(zhì)量及無功功率的需求。海南核電AVC系統(tǒng)子站的投入，加快了海南電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全島無功功率閉環(huán)控制的進(jìn)程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳兆文.電廠側(cè)avc子站系統(tǒng)的研制[D].

[2]NSC2700發(fā)電廠AGC/AVC自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)使用說明書[Z].

[責(zé)任編輯：許麗