趙亞潮 殷躍 曹凱忠

摘 要：內(nèi)蒙古國華準格爾發(fā)電有限責任公司安裝了安徽省電力科學研究院研發(fā)的YC2008型自動電壓控制（AVC）子站。簡述發(fā)電廠側AVC控制基本原理和控制方案，并通過對比AVC投入前后本廠電壓調(diào)節(jié)的現(xiàn)狀，闡述AVC在電廠側的應用必要性。

關鍵詞：AVC 自動化 電壓控制系統(tǒng) 電廠側應用

中圖分類號：TM761 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-089-02

1 關于AVC系統(tǒng)的操作原理以及控制方案

1.1 基本原理

發(fā)電機自動電壓控制系統(tǒng)（簡稱AVC）就是借助發(fā)電機中的勵磁調(diào)節(jié)器（簡稱AVR）輸出電壓值的改變來使得實現(xiàn)機端的電壓以及發(fā)電機輸出電壓的無功化。

判斷發(fā)電機是否無功出力以及發(fā)電機機端電壓的情況是受勵磁調(diào)節(jié)器中的電流影響的。當改變勵磁調(diào)節(jié)器中的電流時，會導致發(fā)電機出現(xiàn)無功出力以及電機機端電壓出現(xiàn)增減的現(xiàn)象。我們可以借助調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）的給定值電壓值來改變勵磁電流。

在實際的系統(tǒng)控制中，調(diào)度中心利用發(fā)電機自動電壓控制系統(tǒng)對于網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電機組后者是電廠發(fā)送調(diào)節(jié)的指令，然后電廠側借助相應的數(shù)據(jù)平臺將收到的調(diào)節(jié)指令的數(shù)據(jù)進行整合后，借助網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸?shù)結C2008裝置。經(jīng)過YC2008裝置的精密運算，再結合整個系統(tǒng)的故障情況以及限制條件的整體分析，計算出系統(tǒng)正常運行的調(diào)節(jié)方案，將整合后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絼畲耪{(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)其給定電壓值來實現(xiàn)發(fā)電機勵磁電流的改變，改善發(fā)電機的無功出力的現(xiàn)象。

1.2 電廠側控制方案

（1）AVC中控單元作為主控單元，兼有參數(shù)編輯、數(shù)據(jù)庫、計算分配、運行狀態(tài)監(jiān)視等功能，布置在升壓站勵磁小間，通過通訊電纜與RTU聯(lián)結。

（2）執(zhí)行終端：各機組AVC控制的數(shù)據(jù)采集及控制信號輸出，配置在6米電子間，通過通訊電纜與AVC中控單元聯(lián)結。

（3）AVC中控單元與執(zhí)行終端。

AVC中控單元與執(zhí)行終端是AVC自動調(diào)控系統(tǒng)的核心部分，其中AVC中控單元包括主用機和備用機部分，當AVC中主用機的中控單元部分發(fā)生故障時，中控單元的備用機會進行自動的切換，這樣就能保證整個控制系統(tǒng)的正常運行。執(zhí)行終端同AVC中控單元間通過RS485總線連接，內(nèi)容包括讀執(zhí)行終端模擬量數(shù)據(jù)和開關量狀態(tài)，根據(jù)接收到的調(diào)節(jié)指令，比較當前運行數(shù)據(jù)，由執(zhí)行終端輸出調(diào)控動作。

（4）AVC中控單元與遠動終端（RTU）。

為確保AVC中控單元與調(diào)度主站獲取數(shù)據(jù)源一致，RTU實時采集電廠機組的有功功率、無功功率、機端電壓、機端電流和母線電壓等實時數(shù)據(jù)上傳調(diào)度，并傳送至AVC中控單元，進行耦合校驗和限值檢查，以確定數(shù)據(jù)的有效性。AVC中控單元還將內(nèi)部狀態(tài)信號諸如增閉鎖、減閉鎖、自檢等狀態(tài)信號通過開關量輸出方式送至RTU端，調(diào)度可從RTU端獲取系統(tǒng)運行狀態(tài)信息。

（5）執(zhí)行終端與監(jiān)控系統(tǒng)（DCS/ECS）。

增、減磁控制信號輸出可以通過兩種方式：1）通過監(jiān)控系統(tǒng)輸出。執(zhí)行終端需要將系統(tǒng)運行中的增閉鎖、減閉鎖、自檢、運行、通訊正常等狀態(tài)信號輸出至監(jiān)控系統(tǒng)，同時將增、減磁控制信號輸出，經(jīng)監(jiān)控系統(tǒng)再輸出至勵磁調(diào)節(jié)器。2）直接輸出至勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）。系統(tǒng)上位機將接收到的指令數(shù)據(jù)與當前運行數(shù)據(jù)比較，通過算法，直接把控制信號（增、減磁）輸出至勵磁調(diào)節(jié)器。勵磁調(diào)節(jié)器將AVR自動信號以開關量輸入方式接至執(zhí)行終端的AVR組。

本廠采用直接輸出至勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）方式。

（6）遠動終端（RTU）與執(zhí)行終端。

執(zhí)行終端通過AVC中控單元將開關量信號如增閉鎖、減閉鎖、自檢、通訊、運行狀態(tài)信號輸出至RTU端，讓RTU端監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況，并上傳給主站。

2 AVC投入前后本廠電壓調(diào)節(jié)的現(xiàn)狀

2.1 AVC投入前的電壓調(diào)節(jié)

根據(jù)在母線電壓控制范圍的限制，在不同的季度下調(diào)度中心會下發(fā)不同時段的控制信號，然后由人工來進行監(jiān)視盤表工作，這樣就能實現(xiàn)發(fā)電機無功出力的實時調(diào)節(jié)，進而保證在合格的范圍內(nèi)進行母線電壓的傳送。

2.2 AVC投入后的電壓調(diào)節(jié)

由電網(wǎng)AVC主站發(fā)送電壓指令給廠用AVC子站。廠用AVC子站協(xié)調(diào)本廠各機組執(zhí)行終端，以5分鐘為單位保證母線電壓或全廠總無功等于設定值，并保證投入AVC機組無功平衡。各執(zhí)行終端負責傳遞指令值給機組AVR進行電壓調(diào)節(jié)，并與DCS進行通信將各種信號輸出至DCS，同時受DCS的裝置投退指令約束。

3 AVC應用的必要性

由于電壓調(diào)節(jié)的管理模式一直沿用著傳統(tǒng)的地域分散控制形式，所以現(xiàn)在電網(wǎng)結構逐漸的表現(xiàn)出一系列的弊端，主要的問題有：

（1）之前的電壓曲線圖表是在離線的情況下確定的，這就導致不能精確地發(fā)映出電網(wǎng)運行的實際情況。

（2）運行人員需要時刻監(jiān)視系統(tǒng)電壓情況，并進行人工調(diào)整，工作強度大，階梯性調(diào)節(jié)無漸變性會造成電網(wǎng)電壓波動大。

（3）電廠之間，由于各電廠只關注自身母線電壓，沒有從全局角度協(xié)調(diào)無功分配，造成不必要的有功損耗。各廠、站無功電壓控制沒有進行協(xié)調(diào)，造成電網(wǎng)運行不經(jīng)濟。

AVC裝置投入后可以有效的抑制上述問題：

（1）AVC子站的電壓設定是網(wǎng)調(diào)AVC主機根據(jù)當前電網(wǎng)情況給出，反映當前電網(wǎng)實際情況。

（2）無需人為監(jiān)視調(diào)節(jié)，消除了人為因素引起誤調(diào)節(jié)的情況，有效降低了運行人員的工作強度。AVC電壓調(diào)節(jié)比手動調(diào)節(jié)更加頻繁，使電壓緩慢變化減小電壓波動。

（3）AVC從全局對電網(wǎng)無功潮流和發(fā)電機組無功功率進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)電廠母線電壓和無功功率的自動調(diào)控，合理協(xié)調(diào)電網(wǎng)無功分布，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損。

隨著大機組、超高壓電網(wǎng)的形成，電壓不僅是電網(wǎng)電能質(zhì)量的一項重要指標，而且是保證大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和經(jīng)濟運行的重要因素。電網(wǎng)及各電廠建設AVC自動電壓控制系統(tǒng)是具有廣泛的現(xiàn)實意義的。