自動電壓控制系統(tǒng)在瑞金電廠的應(yīng)用

陳磊，邱國梁，呂吉明

（華能瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司，江西贛州341000）

自動電壓控制系統(tǒng)在瑞金電廠的應(yīng)用

陳磊，邱國梁，呂吉明

（華能瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司，江西贛州341000）

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力自動控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。電壓作為衡量電能質(zhì)量的重要因素之一，其控制技術(shù)在各發(fā)電廠的實際運(yùn)用情況成為技術(shù)人員關(guān)注的重點(diǎn)。從瑞金電廠自動電壓控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用出發(fā)，對瑞金電廠AVC的基本原理、控制策略和安全約束條件進(jìn)行闡述，并對其應(yīng)用效果和運(yùn)行中遇到的問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了相應(yīng)可行的解決方案。

自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）;發(fā)電廠;自動化

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.127

1 引言

華能瑞金電廠的2×350MW機(jī)組電氣220kV系統(tǒng)為雙母線不帶旁路接線方式，母線上連接有2臺發(fā)變組、1臺高備變、4回出線（1回至山田變、2回至龍崗變、1回至渡口變）及母聯(lián)斷路器。由于地處江西南部電網(wǎng)末端，220kV母線電壓變化范圍大，無功調(diào)節(jié)任務(wù)重，自2008年12月投產(chǎn)以來，無功電壓考核較多，嚴(yán)重影響區(qū)域電能質(zhì)量。自2015年年底對我廠AVC軟件升級后，再無因220kV母線電壓超限導(dǎo)致考核發(fā)生，提高了母線電能質(zhì)量，減少了考核電量。

2 電廠側(cè)AVC系統(tǒng)基本原理和控制策略

2.1 基本原理

自動電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）是現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行的重要技術(shù)手段，也是電網(wǎng)智能調(diào)度的重要功能之一，在保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面發(fā)揮重要作用。自動電壓控制利用計算機(jī)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)和可調(diào)控設(shè)備，根據(jù)電網(wǎng)實時運(yùn)行工況在線計算控制策略，自動控制無功和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，以實現(xiàn)合理的無功電壓分布。

2.2 電廠側(cè)AVC構(gòu)成及控制策略

瑞金電廠AVC升級后使用上?；莅补镜腢C635-AVC自動電壓控制系統(tǒng)，其采用RTU裝置加載AVC程序，根據(jù)各種運(yùn)行方式，自適應(yīng)跟蹤調(diào)整，協(xié)調(diào)控制每臺發(fā)電機(jī)的無功進(jìn)而實現(xiàn)對高壓母線的控制。配合EMS主站或區(qū)域無功系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功優(yōu)化，顯著減少線損，提高電能質(zhì)量。

UC635-AVC自動電壓控制系統(tǒng)通過接收中調(diào)AVC主站系統(tǒng)下達(dá)的電廠母線目標(biāo)控制電壓值，根據(jù)目標(biāo)控制電壓值通過計算自動得出電廠承擔(dān)的總無功出力 (或直接接收省調(diào)AVC主站系統(tǒng)下達(dá)的總無功功率目標(biāo)值)，在充分考慮各種約束條件后，AVC軟件將總無功功率合理分配給每臺機(jī)組，發(fā)出增減信號給勵磁系統(tǒng)，由勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)組無功，使電廠母線電壓達(dá)到目標(biāo)控制電壓值[1]。同時在控制過程中保證發(fā)電機(jī)在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。UC635-AVC自動電壓控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制每臺發(fā)電機(jī)的無功進(jìn)而實現(xiàn)對高壓母線的控制，如圖1所示。

圖1 AVC監(jiān)控系統(tǒng)畫面

3 電廠側(cè)AVC系統(tǒng)安全約束條件

瑞金電廠地處江西電網(wǎng)末端的贛州地區(qū)，在事故或特殊檢修方式下，低電壓問題比較突出，受季節(jié)性氣候影響較大，一旦出現(xiàn)集中強(qiáng)降雨，小水電發(fā)電量增加，贛州地區(qū)負(fù)荷陡降，容易出現(xiàn)高電壓問題。這需要自動電壓調(diào)節(jié)裝置不僅在母線電壓調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)速度方面得滿足要求，而且在電網(wǎng)、機(jī)組、AVC裝置異常情況下具有自動退出及閉鎖功能。

3.1 AVC裝置調(diào)節(jié)能力符合區(qū)域母線電壓要求

AVC裝置母線電壓采樣間隔設(shè)為500μs，調(diào)節(jié)精度控制在0.3kV的死區(qū)內(nèi)，其響應(yīng)速度為1min內(nèi)可以調(diào)節(jié)30～35Mvar的無功功率，調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)速度均符合區(qū)域控制要求。AVC系統(tǒng)支持調(diào)節(jié)輸出量的模糊控制功能，采用變步長多次調(diào)節(jié)策略，防止出現(xiàn)電壓過調(diào)現(xiàn)象，合理控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度[2]。AVC裝置的調(diào)整策略和控制參數(shù)的匹配能自動適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，具備不同電網(wǎng)運(yùn)行方式下的系統(tǒng)阻抗自適應(yīng)功能。

3.2 特殊運(yùn)行狀況下AVC裝置的閉鎖功能

發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、刀閘分閘，勵磁故障信號產(chǎn)生，AVC允許信號“禁止”“遠(yuǎn)方”“AVC指令異?！薄爸姓{(diào)EMS主站通訊中斷”同時產(chǎn)生，下位機(jī)調(diào)節(jié)無效。（1）若實測母線電壓高于236kV或低于223kV時，全廠AVC將自動退出；（2）若機(jī)組有功、機(jī)端電流在保護(hù)值以外，AVC將閉鎖（不調(diào)節(jié)，即不增磁，也不減磁）。

AVC裝置在與主站系統(tǒng)通信異常（長時間中斷、指令異常）的情況下，能自動轉(zhuǎn)為本地控制模式，并且會根據(jù)事先輸入的本地電壓計劃曲線來調(diào)節(jié)勵磁。（1）若機(jī)組無功、機(jī)端電壓、廠用電壓在保護(hù)值以外，AVC將單邊閉鎖（若高于高閉鎖值，可以減磁,但不能增磁；（2）若低于低閉鎖值，可以向上增磁，但不能減磁。

3.3 AVC裝置的其他實用功能

AVC裝置具有母線電壓上下限曲線限制功能。通過設(shè)置母線電壓上下限值低于中調(diào)日電壓計劃曲線值，當(dāng)發(fā)生電壓目標(biāo)值超過限值時自動選擇限值電壓為目標(biāo)值，有效防止母線電壓越限情況的發(fā)生。

AVC裝置具有各母線電壓、機(jī)組有功無功日、月、年曲線及報表功能。通過電壓上下限曲線，完成預(yù)設(shè)時間段電壓超限時間及母線電壓合格率統(tǒng)計功能，并實現(xiàn)預(yù)設(shè)時間段各參數(shù)曲線的合成顯示，有利于技術(shù)監(jiān)督相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。

4 電廠側(cè)AVC系統(tǒng)使用中問題的探討

從AVC裝置的設(shè)計原理、控制措施及安全約束功能上來說，已經(jīng)能將電廠220kV母線電壓控制在中調(diào)電壓曲線范圍內(nèi)，但是在瑞金電廠實際使用中，仍有一些可以改進(jìn)之處值得我們探討。

4.1 6kV母線電壓越限問題

6kV母線電壓按電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督要求應(yīng)控制在±7%范圍內(nèi)。由于主變與廠變無載調(diào)壓分接頭位置是固定的，當(dāng)220kV母線范圍波動大，機(jī)組加減無功調(diào)節(jié)時，極易造成6kV母線電壓越限。目前，AVC裝置設(shè)計理念上僅僅考慮220kV電壓的調(diào)整，雖然安全約束條件中加入了6kV母線高低限值閉鎖發(fā)電機(jī)增減磁功能，若系統(tǒng)或發(fā)電機(jī)其他參數(shù)變化時，仍能造成6kV母線的進(jìn)一步越限[3]。要解決此問題，在6kV母線超過高低限值時，應(yīng)采取自動減增磁措施，避免6kV母線電壓長期停留在限值周圍。

4.2 閉鎖定值不合理

由于受用電增長速度趨緩、電源末端火電調(diào)峰任務(wù)重的影響，低負(fù)荷時瑞金電廠單機(jī)負(fù)荷常降至140MW以下，低于負(fù)荷低閉鎖增減磁值150MW，此時，如果220kV電壓曲線下降，則可能導(dǎo)致在發(fā)電機(jī)有無功調(diào)節(jié)能力的情況下，由于閉鎖減磁而導(dǎo)致220kV母線電壓越限的情況發(fā)生。可以考慮將低負(fù)荷閉鎖定值改至130MW以下，避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

5 結(jié)語

從自動電壓控制AVC裝置在瑞金電廠的應(yīng)用可以看出，在母線電壓自動控制方面AVC有著不可或缺、舉足輕重的地位。利用AVC裝置，可以使電網(wǎng)、電廠企業(yè)將母線電壓控制在調(diào)度要求范圍內(nèi)。通過AVC在電廠的實際運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)問題并不斷改進(jìn)AVC策略及安全約束條件，以滿足不斷發(fā)展的電廠電力事業(yè)。

【1】Q/GDW 619—2011電網(wǎng)自動電壓控制技術(shù)規(guī)范[S].

【2】SD 325—1989電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則[S].

【3】孫宏斌，郭慶來，張伯明.大電網(wǎng)自動電壓控制技術(shù)的研究與發(fā)展[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2007,22(1):7-12.

Application of Automatic Voltage Control System in Ruijin Power Plant

CHEN Lei,QIU Guo-liang,LV Ji-ming
(Huaneng Ruijin Power Generation Co.Ltd.,Ganzhou 341000,China)

With the development of economic construction,the continuous expansion of distribution network,automatic voltage control technology has been rapid development.As a measure of an important factor of power quality,voltage control technology in the practical application condition of power plant become the focus.Based on Ruijin power plant system,this paper expounds the basic principle,control strategy and security constraint conditions of automatic voltage control in detail,then analyzes and summarizes the application effect and encountered problems in operation,gives the feasible solutions.

automatic voltage control system(AVC);power plant;automation

TM621.6

A

1007-9467（2016）11-0054-03

2016-10-25

陳磊（1984～），男，湖北武漢人，工程師，從事大型電廠運(yùn)行管理研究。