AVC在聯(lián)合循環(huán)電廠實際應用中的若干問題及解決方法探討

王一+代卓耕

摘 要：本文介紹了電壓無功自動控制裝置（AVC）的基本原理及控制策略，重點分析了AVC在廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司實際應用中所出現(xiàn)的問題，并提出了相應的解決辦法，為同類型電廠AVC裝置的運行提供了借鑒和參考。

關鍵詞：燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠；AVC；電壓無功自動調(diào)控

中圖分類號： TM62 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）28-194-3

1 概述

電壓，是保證供電質(zhì)量最重要的參數(shù)指標之一。近年來，隨著大容量機組的相繼投產(chǎn)，電網(wǎng)容量急速增長，電網(wǎng)結(jié)構日趨復雜，跨地域、大容量的跨網(wǎng)調(diào)度頻繁，使系統(tǒng)電壓的調(diào)控難度越來越大，為了解決電網(wǎng)面臨的日益突出的無功電壓管理問題，提高供電質(zhì)量，迫切需要建設自動電壓控制系統(tǒng) （AVC）。

惠州LNG電廠在2008年06月份完成了AVC裝置的安裝、調(diào)試并投入運行，是廣東省首家投運AVC裝置的電廠。由于沒有同類型電廠AVC裝置的實際應用經(jīng)驗作為參考，在AVC的安裝、調(diào)試及運行期間出現(xiàn)了若干問題，在技術人員攻關后都得到了很好的解決。

2 電壓無功自動控制的基本原理

2.1 電壓無功全局控制措施

系統(tǒng)電壓控制主要采用三級電壓分級的控制模式，分為一級電壓控制、二級電壓控制、三級電壓控制（如圖1）。其中一級電壓控制是總領層，控制優(yōu)化整個系統(tǒng)的經(jīng)濟安全運行。二級電壓控制協(xié)調(diào)一級電壓控制信號，調(diào)節(jié)升壓站母線電壓及全廠總無功出力等于設定值。一旦目標發(fā)生偏差，二級電壓控制器則按照預定的控制規(guī)律改變?nèi)夒妷嚎刂破鞯脑O定參考值。三級電壓為單元控制，將二級電壓控制器的控制信號輸入單元機組的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)機組無功出力，維持機端電壓的穩(wěn)定。

2.2 惠州LNG電廠電壓無功控制措施

惠州LNG電廠電壓無功自動控制系統(tǒng)由主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)共同組成（見圖2），廣東中調(diào)AVC主站下發(fā)母線電壓或全廠總無功控制指令，電廠子站上位機接收主站指令，根據(jù)母線電壓控制指標估測出全廠總無功出力需求，通過下位機向各機組的勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出增減磁控制信號，調(diào)整發(fā)電機勵磁電流，從而改變機組無功出力，達到電壓無功自動調(diào)節(jié)的目的。

3 AVC裝置在實際應用中的技術問題及解決方法

3.1 AVC與AVR之間互為閉鎖

AVC與AVR之間的互鎖即為在AVC投入并進行自動調(diào)節(jié)時閉鎖人為通過AVR手動調(diào)整機組勵磁和無功出力，而在需要人為手動調(diào)整機組無功時又能夠閉鎖AVC的自動調(diào)節(jié)。

在就地裝置上進行互鎖。如圖3所示，在AVC裝置內(nèi)裝設了繼電器S1（S2），當在DCS上退出AVC時，繼電器S1（S2）常閉接點保持閉合，常開接點斷開。此時，相當于旁通了AVC裝置，人為手動增（減）磁指令是直接發(fā)至發(fā)電機控制柜（GCP），通過繼電器90R（90L）將指令送到機組AVR，AVR響應指令調(diào)節(jié)機組電壓和無功出力。

AVC投入指令發(fā)出后，AVC裝置內(nèi)的繼電器S1（S2）常閉接點斷開，閉鎖TCS指令傳輸回路；同時，常開接點閉合，打開了AVC裝置調(diào)節(jié)指令傳輸回路，這時AVC裝置接收上級調(diào)節(jié)指令，通過發(fā)電機控制柜（GCP）將指令送至AVR，調(diào)整機組電壓和無功出力。

②在控制邏輯上進行互鎖

在DCS上發(fā)出“投入AVC”指令后，AVR自動正常運行、AVC裝置自檢正常、無增減磁閉鎖信號等條件滿足后，AVC裝置自動投入調(diào)節(jié)。如圖4所示，DCS上增（減）磁指令能夠出口的條件之一就是“AVC投入返回”即AVC裝置退出時，DCS手動發(fā)出的增（減）磁指令能夠出口，AVC裝置處于投入時，閉鎖DCS手動增（減）磁操作。

以上兩個方面從硬件及軟件上雙重保證了對機組增（減）磁的操作只能是AVC自動控制或者是DCS手動控制二者之一，而不會出現(xiàn)自動手動同時參與調(diào)節(jié)從而產(chǎn)生沖突的情況。

3.2 AVC誤調(diào)節(jié)導致機組啟動失敗

日本三菱M701F型聯(lián)合循環(huán)機組使用靜態(tài)變頻裝置（SFC）將發(fā)電機作為同步電動機來拖動機組啟動升速，在燃機點火并且機組達到自持轉(zhuǎn)速后，SFC退出運行。在此過程中，由廠用6kV母線通過啟動變壓器向勵磁系統(tǒng)供電，機組并網(wǎng)后，勵磁系統(tǒng)轉(zhuǎn)為由發(fā)電機出口的勵磁變供電。

機組啟動過程中，當機端電壓達到3.4kV后，勵磁系統(tǒng)的控制模式轉(zhuǎn)為“恒電壓模式”，維持機端電壓恒定。AVC裝置投運后，由于其投入條件在SFC拖動機組啟動的過程中就已經(jīng)滿足，AVC裝置自動投入，此時恰逢220kV母線電壓偏離中調(diào)下發(fā)的母線電壓控制指標，AVC裝置發(fā)調(diào)節(jié)信號給勵磁調(diào)節(jié)器，改變發(fā)電機機端電壓，破壞了“恒電壓控制模式”，當電壓值超過了SFC電壓保護定值造成SFC跳閘，機組啟動失敗。

為了避免這種情況的出現(xiàn)，進行如下整改：

①在AVC軟件中設置增加機組負荷小于最小穩(wěn)燃出力234 MW時，閉鎖AVC判據(jù)條件；

②由于AVC是為了滿足電網(wǎng)電壓指標而調(diào)節(jié)機組無功出力的，在機組未并網(wǎng)之前不應投入。因此，在DCS控制邏輯中將機組并網(wǎng)加入AVC裝置投入的條件中。

3.3 AVC裝置調(diào)節(jié)延時過長

AVC裝置調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)AVC發(fā)出增（減）磁指令后，機組無功變化要落后AVC指令一個較長的延時，最長的一次有將接近3分鐘時間，AVC調(diào)節(jié)品質(zhì)不合格。通過對數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)由于AVC裝置在參與調(diào)節(jié)過程中優(yōu)先采用NCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以此來保證與主站AVC數(shù)據(jù)同源，由于NCS系統(tǒng)的精度不夠，需要機組無功變化在3.5 MVar以上才能檢測到，從而影響了AVC調(diào)節(jié)速率。通過技術人員分析討論后修改了AVC控制周期的時長和死區(qū)，控制周期的時長從20秒增加到30秒，修改為30s，調(diào)節(jié)死區(qū)從2Mvar改為3MVar。修改后，AVC的調(diào)節(jié)品質(zhì)得到了改善，滿足了中調(diào)的調(diào)節(jié)要求。

3.4 DCS與AVC裝置投退操作脈沖不匹配

AVC裝置調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)DCS發(fā)出投退AVC的操作脈沖寬度為2秒，而AVC裝置內(nèi)部則設置了必須接收3秒以上寬度的操作脈沖才能成功進行投退操作，這樣就導致了DCS上無法對AVC裝置進行投退操作。經(jīng)過分析討論，將DCS發(fā)出投退AVC的操作脈沖寬度修改為10秒，通過反復試驗驗證，確能保證AVC裝置每次投退的可靠性。

4 結(jié)論

惠州LNG電廠采用AVC技術后，為電網(wǎng)提供了較高的無功儲備，降低了電廠運行人員的日常工作量和出現(xiàn)人為誤調(diào)節(jié)的可能性，對于改善電網(wǎng)供電質(zhì)量具有重要意義。同時，作為廣東電網(wǎng)首家投運AVC的電廠，為后續(xù)其他電廠AVC裝置的設計、安裝、調(diào)試及運行提供了重要的參考作用。

參 考 文 獻

[1] YC-04 AVC 無功電壓自動調(diào)控系統(tǒng)控制用戶手冊[M].安徽新力電網(wǎng)技術發(fā)展有限責任公司，2006.

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[3] 關國杰.AVC裝置在390MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組中的應用[J].中國水運，2010，11：111-112.