王永杰（勝利油田勝利發(fā)電廠 山東 東營 257000）

一、前言

電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，有效進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)和無功補(bǔ)償不僅能提高電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

自動發(fā)電控制（Automatic Voltage Control，簡稱AVC）是在自動裝置的作用和給定電壓約束條件下，對發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁、變電站和用戶的無功補(bǔ)償裝置的出力以及變壓器的分接頭都按指令自動進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，使其注入電網(wǎng)的無功逐漸接近電網(wǎng)要求的最優(yōu)值，從而根據(jù)電網(wǎng)的無功情況自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的無功出力，使全網(wǎng)有接近最優(yōu)的無功電壓潮流，進(jìn)而提高電能質(zhì)量和全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力。

二、自動發(fā)電控制的基本原理

發(fā)電機(jī)無功出力與機(jī)端電壓受控于勵(lì)磁電流，當(dāng)勵(lì)磁電流改變時(shí)，發(fā)電機(jī)的無功出力與機(jī)端電壓也隨之變化，并由此對主變高壓側(cè)的母線電壓產(chǎn)生影響。由于勵(lì)磁電流的大小可以通過改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(AVR)電壓給定值實(shí)現(xiàn)，所以AVC的基本原理就是：電廠側(cè)遠(yuǎn)程接收調(diào)度系統(tǒng)AVC控制指令，通過動態(tài)調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電壓給定值，改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)電壓的無功自動調(diào)控。

三、電廠側(cè)AVC的功能實(shí)現(xiàn)

1.電廠側(cè)AVC的無功分配

電力系統(tǒng)中電壓降的表達(dá)式如下：

由于壓降橫分量數(shù)值較小，可忽略；且電力系統(tǒng)中R遠(yuǎn)小于X，故通常將壓降簡化為：

對于電廠側(cè)AVC，在確定目標(biāo)電壓Utarget后，電廠母線向系統(tǒng)提供的目標(biāo)總無功Qtarget可以表示為：

其中，U表示當(dāng)前電壓，Q表示當(dāng)前無功，X表示系統(tǒng)阻抗。

確定目標(biāo)總無功后，每臺機(jī)組的無功分配可以有無功容量成比例和等功率因數(shù)兩種策略。

無功容量成比例是指AVC根據(jù)機(jī)組無功容量按比例進(jìn)行分配：

其中，n為參加AVC調(diào)節(jié)的機(jī)組數(shù)；Qi為分配到第i臺機(jī)組的無功；Qi.max為第i臺機(jī)組的最大無功容量為n臺機(jī)組的最大無功容量之和。

等因數(shù)功率是指AVC根據(jù)機(jī)組有功實(shí)發(fā)值按機(jī)組有功容量進(jìn)行分配：

其中，Pi為第i臺機(jī)組當(dāng)前有功實(shí)發(fā)值為n臺機(jī)組的當(dāng)前有功實(shí)發(fā)值之和。

2.電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其接入量

電廠側(cè)AVC系統(tǒng)運(yùn)用分散式控制系統(tǒng)D C S，采用上、下位機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無功電壓控制。上位機(jī)集中采集母線電壓、注入高壓側(cè)母線的無功及機(jī)組側(cè)數(shù)據(jù)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器當(dāng)前狀態(tài)等信息，根據(jù)設(shè)定的高壓母線目標(biāo)電壓值，通過相應(yīng)無功電壓算法，計(jì)算出需注入高壓母線的目標(biāo)總無功，然后按優(yōu)化的無功分配策略將目標(biāo)總無功分配給各機(jī)組的下位機(jī)，并監(jiān)視各機(jī)組的無功調(diào)節(jié)。

各機(jī)組下位機(jī)送出增減勵(lì)磁指令，調(diào)節(jié)機(jī)組無功至目標(biāo)值，完成機(jī)組無功閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而使高壓母線電壓達(dá)到系統(tǒng)給定值的調(diào)控要求。

電廠側(cè)AVC子站的結(jié)構(gòu)及接入量如圖1所示。

圖1 AVC子站的結(jié)構(gòu)及接入量圖

四、電廠側(cè)AVC子站系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)注意的問題

自動電壓控制是電網(wǎng)的輔助功能要求，目的是提高系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，其建設(shè)和試驗(yàn)宜注意以下問題。

1.為保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，一般要求電壓、電流準(zhǔn)確度等級0.2級，無功、有功準(zhǔn)確度等級0.5級。

2.結(jié)合發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)AVR的特性和發(fā)電機(jī)保護(hù)情況，全面考慮AVC的各項(xiàng)限制條件。

3.根據(jù)發(fā)電機(jī)P-Q曲線、勵(lì)磁系統(tǒng)特性和發(fā)變組保護(hù)定值，合理整定AVC子站定值，避免對機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。同時(shí)根據(jù)機(jī)組情況，合理設(shè)置AVC定值中的母線電壓死區(qū)和無功出力死區(qū)，在保證AVC調(diào)節(jié)精度的基礎(chǔ)上，使調(diào)節(jié)不要過于頻繁。

4.AVC調(diào)試期間，運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視控制點(diǎn)參數(shù)，必要時(shí)無條件退出AVC子站運(yùn)行。

5.AVC子站目標(biāo)電壓通常由調(diào)度中心下達(dá)，子站的電壓實(shí)時(shí)跟蹤情況又需反饋給調(diào)度中心，作為下一步電壓計(jì)劃和指令的下達(dá)依據(jù)。因此，電廠側(cè)接入AVC的電壓與調(diào)度中心接收到的電廠側(cè)電壓遙測信號宜取自同一個(gè)PT及其變送器，以避免因二次誤差帶來不利影響。

五、AVC子站的應(yīng)用意義

AVC子站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)電壓的自動調(diào)節(jié)控制，具有以下意義：

1.電廠側(cè)投入AVC后，由調(diào)度系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓實(shí)行統(tǒng)籌調(diào)控和把握，提高了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力；

2.提高了電壓質(zhì)量，電廠側(cè)電壓合格率大幅提升；

3.減輕了監(jiān)控值班人員勞動強(qiáng)度，避免了人工調(diào)節(jié)的跟蹤慢和誤調(diào)節(jié)問題。

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