摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的用電量呈不斷增長趨勢，為了保證人們的正常生活生產(chǎn)用電，火電廠必須加快生產(chǎn)步伐。但是，火電廠在生產(chǎn)運營過程中一定要確保電網(wǎng)電壓安全、優(yōu)質(zhì)以及經(jīng)濟運行，所以設(shè)計出一套自動電壓控制系統(tǒng)優(yōu)化方案就顯得非常必要了。本文將結(jié)合當前火電廠生產(chǎn)運營的實際情況，對火電廠自動電壓控制系統(tǒng)的相關(guān)問題進行探討，并提出了自動電壓控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，希望能夠?qū)窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火電廠；自動電壓；控制系統(tǒng)；優(yōu)化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.167

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶動了我國電力事業(yè)的不斷進步，電力系統(tǒng)已經(jīng)由原先的規(guī)模小、電壓低、距離短的時代步入了大電網(wǎng)、超高壓、距離遠的時代，這大大促進了我國電力事業(yè)的發(fā)展，給人們?nèi)粘５纳钣秒妿砹俗畲蟊ＷC。然而，電力系統(tǒng)的快速發(fā)展也在一定程度上威脅這電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，而影響穩(wěn)定的重要因素就是自動電壓控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制。因此，本文對火電廠自動電壓控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制研究是非常有實際意義的。

1 火電廠自動電壓控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

1.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖方案設(shè)計

火電廠自動電壓控制系統(tǒng)的硬件整體框架包含多部分，其中重要部分有遠動終端，簡稱RTU；無功分配或者廠級負荷，簡稱AGVS；勵磁機以及連接這些設(shè)備的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；主站服務(wù)器、機組分散控制系統(tǒng)的歷史站，簡稱DCS等[1]。當前，我國的大部分火電廠投入使用的AGC系統(tǒng)，前文所提到的硬件全部配置完畢，可能部分火電站只需要增加部分軟硬件完成自動電壓（AVC）功能。

1.2 軟件系統(tǒng)的建設(shè)方案設(shè)計

主站系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分主要分為兩部分，一是火電廠側(cè)自動電壓（AVC）控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)用環(huán)境，二是火電廠側(cè)自動電壓（AVC）控制系統(tǒng)的具體模板設(shè)計部分[2]。完整的系統(tǒng)控制軟件需要在原有的負荷分配軟件內(nèi)融合自動電壓（AVC）軟件，并且在邏輯處理軟件部分應(yīng)當包括如下幾個方面的內(nèi)容：自適應(yīng)全廠無功計算、等功率因數(shù)無功分配、等功率因數(shù)無功分配、無功容量分配計算以及設(shè)定值形成與保護邏輯控制等軟件子模塊。

2 火電廠自動電壓系統(tǒng)控制實現(xiàn)優(yōu)化控制的對策

2.1 全廠無功調(diào)整自適應(yīng)計算

火電廠需要借助發(fā)電機機端電壓的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對母線電壓控制的目的，但是在實現(xiàn)并網(wǎng)的過程中，需要注意的是，發(fā)電機電壓和高壓母線電壓二者之間并不存在線性關(guān)系。因此，有關(guān)工作人員在對電壓進行調(diào)節(jié)的時候，應(yīng)該使用串級調(diào)節(jié)、逐次逼近等方式，簡單來說，其實就是勵磁調(diào)節(jié)器對發(fā)電機機端電壓實現(xiàn)內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)，自適應(yīng)PID控制器通過各機組的無功出力對母線電壓實現(xiàn)大閉環(huán)調(diào)節(jié)[3]。

在實際的工作操作過程中，工作人員需要依照調(diào)度下發(fā)的機組運行狀況以及母線目標電壓指令，應(yīng)用自學(xué)習方式對系統(tǒng)阻抗執(zhí)行動態(tài)識別，進行實時計算的時候必須要注入高壓母線的總無功總量。通過既定分配算法在各機組之間實現(xiàn)無功分配，對機組的無功出力進行調(diào)整，或者調(diào)節(jié)機組的機端電壓，從而能夠使得高壓母線的電壓可以向系統(tǒng)給定的數(shù)值靠近。在計算的期間，工作人員一定要將機組的各種約束和限制條件考慮進去，構(gòu)建出圖1所示的控制框架。

2.2 各機組之間無功分配計算方法

工作人員在對各機組進行無功分配的時候，必須將各個機組機端電壓控制在安全極限內(nèi)運行，并且遵循同步變化、相似度保持的原則，即盡可能實現(xiàn)同步變化，保持相似的調(diào)控裕度。如果機組不參與自動電壓（AVC）分配，那么自動電壓（AVC）分配值跟蹤機組無功實發(fā)值，此分配不參與該機組的無功調(diào)節(jié)。

各機組在執(zhí)行無功分配的時候，需要考慮到兩種分配計算法，一種是以無功容量比例系數(shù)為基礎(chǔ)的全廠無功同操分配法，另一種是以等功率因數(shù)為基礎(chǔ)的全廠無功同操分配法。當前，絕大部分的火電廠自動電壓（AVC）的無功分配僅僅是等功率因素，也有的是等無功容量分配，這種無功分配的模式，未能夠為火電廠工作人員提供一個機組間無功內(nèi)部調(diào)整的機會。所以，本文所提到的兩種分配方案都是基于全廠無功同操分配法。所謂無操同功分配法，也被業(yè)界人士稱為偏置調(diào)節(jié)，指的是火電廠工作人員對運行中的一臺機組的無功分配指令進行手動調(diào)節(jié)，剩余的機組需要依照分配算法進行自動調(diào)整，確保各機組在調(diào)整之后無功目標一致。該方法為火電廠機組工作人員提供了一個更加自主和高效的無功分配方案。

3 結(jié)語

當前，我國經(jīng)濟正處于快速發(fā)展時期，電力系統(tǒng)也進入了高速發(fā)展階段階段。雖然我國的電力系統(tǒng)取得了顯著的進步，但是必須要注意的威脅電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的因素仍然存在。基于此，本文設(shè)計的母線電壓自動調(diào)制方案是在已有的AGC負荷分配系統(tǒng)平臺擴展實施，通過設(shè)備利用率的不斷提高，最大限度地減少了現(xiàn)場軟硬件設(shè)備的數(shù)量，該設(shè)計如果應(yīng)用到火電廠自動電壓控制系統(tǒng)過程中，將會使得自動電壓控制水平更進一步，同時也保證了電網(wǎng)的安全運行。

參考文獻：

[1]周宇華，翟偉翔，馬平.火電廠自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)方案設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014，14（09）：128-132.

[2]翟偉翔，周宇華，蘇適等.火電廠廠級自動電壓控制系統(tǒng)研制[J].電力自動化設(shè)備，2014，11（07）：130-134.

[3]張繼芬，危劍鳴，林章歲.電網(wǎng)自動電壓控制在大型火電廠的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力勘測設(shè)計，2015，23（01）：60-65.

作者簡介：崔理（1989-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，本科，研究方向：熱能與動力工程。