張 健

（上海明華電力技術(shù)工程有限公司，上海 200437）

1 發(fā)電廠AVC的功能定位

目前，國內(nèi)發(fā)電機組普遍采用單元式接線方式，發(fā)電機組快速、連續(xù)的無功調(diào)節(jié)能力，對輸電網(wǎng)無功潮流平衡、降低網(wǎng)損的作用尤為明顯。而AVC的建設(shè)及規(guī)范AVC功能技術(shù)要求和制定管理辦法，應(yīng)以明確發(fā)電廠AVC系統(tǒng)在電網(wǎng)中的功能定位為前提條件。

1）發(fā)電廠AVC的定義 AVC在發(fā)電廠端表現(xiàn)為，以發(fā)電機主變高壓側(cè)系統(tǒng)母線電壓為參考變量，以調(diào)節(jié)機組無功出力為技術(shù)手段的閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。發(fā)電廠AVC是能夠以實現(xiàn)電源點內(nèi)部（同一系統(tǒng)母線下）機組間無功合理優(yōu)化分配，使機組無功安全裕度最大化為控制策略的自動控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述的自動閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，發(fā)電廠AVC應(yīng)是以AVC終端裝置為核心的，與發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)、電廠測控系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度中心有機結(jié)合相互作用構(gòu)成的整體。

2）發(fā)電廠AVC的作用 發(fā)電廠AVC以發(fā)電機主變高壓側(cè)系統(tǒng)母線電壓為控制目標，實現(xiàn)服從于電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度下的分布式無功源終端管理，根據(jù)電網(wǎng)實時潮流變化，提供動態(tài)無功支撐，平衡各局部電網(wǎng)無功潮流，減少因無功長距離傳輸及無功分布不均衡帶來的有功損耗。同時，AVC可以合理利用發(fā)電機組無功調(diào)控能力，以等功率因素、等無功裕度、等裝機容量等控制策略，維持同一系統(tǒng)母線下發(fā)電機組間無功分配的合理化，并可滿足特殊工況的運行需求。

發(fā)電機組無功容量大且具備連續(xù)快速調(diào)整能力的特點，是電網(wǎng)中性能最好、品質(zhì)最高的無功源。從全網(wǎng)統(tǒng)一考慮，利用AVC協(xié)調(diào)全網(wǎng)發(fā)電機無功資源，不僅可以提高發(fā)電機對電網(wǎng)無功需求的響應(yīng)速度、減少運行人員主觀判斷和操作，還可以利用靈活的管理策略優(yōu)化同一系統(tǒng)母線下發(fā)電機組間的無功調(diào)配，避免相鄰機組間無功環(huán)流等極不合理現(xiàn)象的發(fā)生。隨著控制技術(shù)的發(fā)展以及運行經(jīng)驗的增加，更多的變量可以參與到相鄰機組間無功調(diào)配的策略中來，在運行經(jīng)濟性、靈活性、合理性等方面更進一步。

3）發(fā)電廠AVC的定位 AVC以電網(wǎng)運行穩(wěn)定為大前提，以提高電壓質(zhì)量、電網(wǎng)運行經(jīng)濟性為目標。發(fā)電廠AVC在整個電網(wǎng)AVC系統(tǒng)中處于二級控制地位，作為電網(wǎng)無功電壓管理的重要手段，可以在電網(wǎng)運行整體平穩(wěn)的基礎(chǔ)上提高電網(wǎng)運行質(zhì)量。發(fā)電廠AVC不同于發(fā)電機勵磁，不具備承擔(dān)電網(wǎng)擾動、故障方式下快速響應(yīng)的能力，從系統(tǒng)應(yīng)用原理、目的和結(jié)構(gòu)上決定了AVC的響應(yīng)速度只能停留在“分”級別，針對電網(wǎng)故障的快速響應(yīng)仍然由發(fā)電機勵磁承擔(dān)。

4）發(fā)電廠AVC的響應(yīng)速度 按照電力行業(yè)DL／T 650-1998大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件標準和DL／T 843-2003大型汽輪發(fā)電機交流勵磁機勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件標準，發(fā)電機勵磁階躍響應(yīng)給系統(tǒng)帶來的電壓擾動一般不超過10 s，AVC作為二級系統(tǒng)，必須與勵磁響應(yīng)速度進行配合，因此，AVC要求發(fā)電機勵磁調(diào)整的相鄰2次指令間隔必須大于10 s。然而，指令間隔的設(shè)置還必須保證AVC作為控制系統(tǒng)的響應(yīng)實時性。

根據(jù)華東電監(jiān)會發(fā)布的“兩細則”，AVC的響應(yīng)速度已然成為了發(fā)電廠輔助服務(wù)的考核目標之一，因此，指令間隔又要求盡可能的縮短。而影響指令間隔的一個重要因素就是調(diào)控過程的穩(wěn)定性，AVC的調(diào)控過程不產(chǎn)生功率負荷的瞬間巨大變化，不引起系統(tǒng)負荷沖擊問題。假設(shè)以1.5% QN每脈沖指令來配置AVC的調(diào)控節(jié)奏，則1 min內(nèi)最多只能發(fā)出6次調(diào)控指令，可調(diào)控量不大于9%QN。以1臺發(fā)電機額定功率PN為600 MW、額定功率因數(shù)為0.9計算，額定無功QN約為260 Mvar，則每個脈沖指令對應(yīng)無功調(diào)整量為3.9 Mvar，1 min內(nèi)可調(diào)控?zé)o功量不大于23.4 Mvar。由此可見，AVC的響應(yīng)速度是受到發(fā)電機性能、電網(wǎng)需求等多重因素制約的。

綜上所述，發(fā)電廠AVC功能可以在最大程度上改變電網(wǎng)內(nèi)眾多發(fā)電機組電壓調(diào)節(jié)各自為戰(zhàn)的局面，使得電網(wǎng)可以通過協(xié)調(diào)不同潮流下的無功支撐來達到降損的目的。

2 發(fā)電廠AVC的技術(shù)要求

發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行是電網(wǎng)安全的重要保障，發(fā)電廠AVC的安全策略總原則，是在任何時刻不得有害機組運行安全，其參數(shù)應(yīng)按照與運行安全極限留有足夠裕度的原則整定。

1）貫徹發(fā)電廠AVC安全策略總原則 在AVC保護邏輯的設(shè)計上，對安全限制因素的考慮，應(yīng)按照保護對象予以區(qū)別對待，以保障機組運行安全的因素（包括機端電壓、機組無功、廠用電等）為高安全級別，以提高電網(wǎng)運行質(zhì)量的因素（包括母線電壓、低頻振蕩、電網(wǎng)故障等）為低安全級別。

為有效地貫徹發(fā)電廠AVC安全策略總原則，應(yīng)提高AVC對高安全級別事件的響應(yīng)優(yōu)先級，使機組運行優(yōu)先滿足高安全級保護的約束。在個別發(fā)電廠無功資源耗盡后仍無法滿足電網(wǎng)運行質(zhì)量要求時，缺口應(yīng)由電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)其他可用資源，切不可貪一時之功殺雞取卵；而發(fā)電廠AVC在機組運行被動突破高安全級保護約束時，更加不可坐視不理、放任自流。

2）加強AVC在無功管理方面的運算能力和策略適應(yīng)性 發(fā)電廠AVC不僅需要具備多樣化的無功協(xié)調(diào)策略，還要適應(yīng)不同運行工況下的特殊管理需求。特別需要提出的是，在發(fā)電機滯相運行方式、進相運行方式和調(diào)相運行方式下，發(fā)電廠AVC應(yīng)區(qū)分控制策略，合理利用發(fā)電機組無功資源。同時，還應(yīng)注意在同一系統(tǒng)母線下運行的機組須保持相同的無功方向，避免形成無功環(huán)流。

3）關(guān)注每個控制細節(jié)，提高AVC的控制水平 發(fā)電廠拓撲結(jié)構(gòu)的變化、主變短路阻抗的不同都可能會帶來發(fā)電機對電網(wǎng)無功支撐力度的變化，隨著AVC技術(shù)應(yīng)用不斷深化，更多的細節(jié)應(yīng)當被關(guān)注和納入到控制策略當中。

3 發(fā)電廠AVC的技術(shù)管理

自動電壓控制是一種先進的自動控制手段，能夠有效減少人工勞動強度，因此，在滿足AVC使用條件時即應(yīng)投入AVC功能。然而，對電網(wǎng)和電廠運行來說，更為關(guān)心的是AVC系統(tǒng)的運行質(zhì)量，這是影響發(fā)電廠運行設(shè)備安全和發(fā)電機輔助服務(wù)能力的一個重要內(nèi)容。

發(fā)電機的無功能力是AVC控制的核心對象，而有效的無功調(diào)節(jié)范圍恰恰不是一個靜態(tài)的數(shù)據(jù)，受眾多因素的影響，往往得不到充分的利用。通常影響發(fā)電機滯相、進相試驗結(jié)果的主要因素是發(fā)電機端電壓和輔機電源等。而在實際的系統(tǒng)運行過程中，情況更為復(fù)雜，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、潮流和電廠輔機負荷等因素都在時刻變化，并且都呈現(xiàn)非線性的變化過程，這個問題導(dǎo)致AVC系統(tǒng)無法采用一種固定的模式去適應(yīng)所有的變化。

因此，在技術(shù)上必須采用多條件尋優(yōu)的辦法，對諸多影響發(fā)電機無功能力的因素進行獨立處置，以保障設(shè)備運行安全的同時最大范圍的利用發(fā)電機無功調(diào)節(jié)能力。例如，當前最新的AVC應(yīng)用已經(jīng)將廠用電、勵磁電流等因素作為限制因素進行了獨立處置。

雖然發(fā)電機無功范圍的最合理化是難以實現(xiàn)的，但是，理論上通過對主變、廠變等分接頭位置的合理調(diào)整改善各級電壓系統(tǒng)間的匹配關(guān)系是可以提高無功調(diào)節(jié)能力的。而改善這一匹配關(guān)系必須要綜合考察一段時間的AVC運行數(shù)據(jù)作為科學(xué)依據(jù)，定量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和定性的分析方法都需要在今后的實踐中進行更多的思考。

4 發(fā)電廠AVC給電網(wǎng)運行帶來的效益

發(fā)電廠AVC不僅提供了發(fā)電廠電壓和無功管理的自動化手段，更使電網(wǎng)擁有了數(shù)量龐大的動態(tài)無功資源，具備了更多優(yōu)化各級電網(wǎng)的無功電壓水平，從而提高電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性的能力［1］。發(fā)電廠AVC的大范圍應(yīng)用已經(jīng)顯現(xiàn)出了巨大的經(jīng)濟和社會效益。就華東電網(wǎng)而言，220 k V接入的發(fā)電廠，已經(jīng)全部啟用AVC控制；500 k V接入的發(fā)電廠，已經(jīng)有部分啟用了AVC控制。

網(wǎng)省層面的協(xié)調(diào)控制已經(jīng)處于實施階段，特別是針對當前在建的淮滬特高壓輸電線路，經(jīng)過仿真計算，500 k V接入的發(fā)電廠AVC，對特高壓輸電線路落點附近的電網(wǎng)電壓支撐，將會起到不可替代的重要作用，直接影響到特高壓線路的輸電能力。

5 結(jié)語

在理解發(fā)電廠AVC的作用、功能定位和技術(shù)要求的同時，電網(wǎng)及電廠的專業(yè)人員還需要不斷地加強AVC運行管理能力，從原始的設(shè)計理念出發(fā)，系統(tǒng)地改善對電網(wǎng)無功資源的把握能力，充分發(fā)揮AVC這一先進控制手段，給電網(wǎng)運行帶來更多的社會和經(jīng)濟效益。

［1］ 伍期剛，翟海保.大運行模式下無功電壓自動控制（AVC）系統(tǒng)的探討［J］.華東電力，2011，39（1）：112-114.