试论自动电压控制技术在发电厂中的应用价值

【摘 要】本文介绍了自动电压控制技术的原理和AVC装置投入、退出要求以及AVC装置异常的处理。以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环的进行电压的实时控制，被越来越多的应用于各大供电企业中，消除了人为因素引起误调节的情况，有效解决了电网面临的电压控制问题。

【关键词】自动电压控制(AVC);控制模式;异常处理

随着电力工业的不断发展进步，对电力系统的自动化程度和稳定性要求也越来越高，电压问题已经不只是一个供电质量的问题，而且是关系到大系统安全运行和经济运行的重要问题。如何对电压进行优化控制，提高电压质量、降低系统网损成为供电企业调度运行人员日益重视的问题。近年来，自动电压控制(AVC)技术的研究得到了长足的发展，成熟的AVC技术也逐步运用在发电厂机组的运行中。AVC系统的投运解决了电网运行中面临的无功电压问题，满足了电能质量、电网安全和经济运行的高要求，提高了电网的安全和自动化运行水平。

1 AVC控制原理

电厂侧AVC子站系统通过RTU系统的远动通道接收电网电力调度通信中心主站端AVC控制指令，经过AVC系统子站中控单元计算，并综合考虑系统、设备故障、AVR各种限制、闭锁条件后，计算对应机组无功功率需求值，在充分考虑各种约束条件后，由上位机计算出对应的控制脉冲宽度，给出当前运行方式下、发电机能力范围内的调节方案，然后通过AVC的执行终端向励磁调节器发出控制信号，通过增减励磁调节器电压给定值来改变发电机励磁电流，调节发电机无功出力，维持在电网电力调度通信中心下达的电压指令实现电压无功自动调控，从而调整母线电压。

AVC系统还具有遥测、遥信功能，显示采集到的各种开关量和模拟量，通过AVC当地功能显示厂内一些主要参数：显示厂内主要开关量状态;显示每台机组的有功功率、无功功率、功率因数、转子电流、定子电流、机端电压、有功目标、无功目标;显示子站拒绝执行指令的原因;显示每台机组的保护参数。通过调度数据网接收省调AVC主站下发母线电压调整指令。数据网与上位机屏柜采用超六类屏蔽双绞线联接。通过电厂远动RTU主站，以截取通讯报文的方式采集升压站母线电压及机组处理等实时数据。

2 AVC的投入和退出

AVC主站在调度侧，通过RTU通道与位于网控的AVC子站通信。值长台的RTU+AVC为上位机，上位机接受调节目标，经过计算得到各台机组无功出力值，下位机将各机组无功出力指令送至机组DCS，各机组励磁系统为AVC调节终端。

2.1 AVC投入、退出条件

(1)AVC装置的总投退由中调下命令，值长安排执行。AVC装置由于失去电源、装置故障自动退出，值长汇报中调。装置异常、调节功能异常值长向调度申请退出AVC。

(2)机组的AVC功能的DCS允许条件为：41E合闸、2ZKK分闸、发变组出口开关合闸。机组AVC功能随机组开停机投退。

(3)机组的AVC功能自动退出条件为：投入条件不满足;“A调节器故障”、“B调节器故障”、“功率柜故障”、“调节器直流电源掉电”、“A套交流电源掉电”、“B套交流电源掉电”、“AVRPT断线”“磁场接地”、“调节器报警”﹑“调节器综合限制”等故障信号触发。

2.2 AVC装置投入运行

(1)确认AVC控制模式、控制方式已按照中调要求设定。

(2)确认各参数的主备量测、单双量测、检偏差方式已按照定值单要求设定。

(3)确认AVC装置无模块工况报警、通信故障报警、无母线光字牌报警。

(4)确认机组为主励磁系统运行，无保护动作信号、无励磁系统报警信号。

(5)在机组的DCS画面点击“AVC调节按钮”，投入机组的AVC功能。

(6)将AVC装置状态置“投入”。

2.3 AVC装置退出运行

(1)机组AVC功能自动退出：机组AVC功能在停机时装置自动退出;机组AVC功能的DCS允许条件失去，装置自动退出。装置判断机组无功调节无效将自动退出AVC运行并报警;

(2)机组AVC功能手动退出：在DCS画面点击“AVC调节按钮”，退出机组的AVC功能;

(3)AVC装置手动退出：先将AVC装置状态置“退出”，再退出各台机组AVC功能;

(4)AVC装置自动退出：装置检测到母线电压调节无效、任一母线电压超高或低限值将自动退出AVC装置运行并报警。

3 AVC控制模式、方式的切换

3.1 AVC装置控制模式、方式

(1)AVC控制模式：全厂模式—AVC采用电压目标来进行调节，只执行中调下发的母线电压指令。单机模式—AVC采用无功目标来进行调节，只执行中调下发的单机无功指令。

(2)AVC控制方式：就地控制—是指AVC装置根据本地计划曲线来调节;远方控制—是指AVC装置根据中调每5分钟下发的一个远方电压目标或者单机无功目标值进行调节。

(3)AVC运行的状态：远方电压—AVC设置为“远方、全厂”，接受主站每5分钟下发的一个远方电压目标来控制;远方无功—AVC设置为“远方、单机”，接受主站每5分钟下发的一个远方单机无功目标来控制;就地电压—AVC设置为“就地、全厂”，接受主站下发的就地电压曲线来控制。

3.2 AVC装置控制模式切换

(1)AVC控制模式切换：接调令后，确认AVC装置及机组无相关报警，将AVC控制模式切换至调度要求的模式。检查AVC装置在新的控制模式下调节正常。

(2)AVC控制方式切换：检查调度下发的对应方式下的电压曲线或无功曲线在定值范围内。接调令后，确认AVC装置及机组无相关报警，将AVC控制方式切换至调度要求的方式。投入各机组AVC功能。检查AVC装置在新的控制方式下调节正常。

4 AVC装置异常的处理

4.1 量测异常

(1)电压、无功双量测偏差大：装置检测到双量测偏差大，发出报警光字牌并闭锁相应的AVC调节，恢复正常后将自动复归报警。联系检修查量测异常原因，根据处理结果，由检修切换量测(单双或主备)。当量测异常影响AVC功能或安全时，应申请退出相应机组AVC功能或AVC装置进行处理。

(2)合环电压量测偏差大：装置检测到合环量测偏差大，发出报警光字牌并闭锁相应的AVC调节，恢复正常后将自动复归报警。联系检修查偏差大原因，根据处理结果，由检修切换“判合环电压偏差”按钮。当量测异常影响AVC功能或安全时，应申请退出相应机组AVC功能或AVC装置进行处理。

(3)量测故障：检查发现机组无功的两个量测、母线电压的两个量测均故障时，值长报告调度，申请退出受影响机组的AVC功能。

4.2 电压或无功目标指令超出限值

AVC子站能自动识别主站下发的单次电压、无功指令，当指令超过单次指令最大值时，AVC子站将判断指令无效，AVC子站机组无功执行值维持最后一次正常设定值。在15分钟内没有新的合理目标值，AVC子站发出告警，并转为本地电压控制方式。

4.2.1 电压、无功超限

母线电压、机端电压、6kV厂用电压超限有两档定值，装置将依次报警并反向调节、闭锁调节。母线电压超越高低限值到一定程度还会触发AVC装置自动退出。

(1)电压或无功超闭锁定值：装置报警，对应机组或母线报警画面光字牌变红并闪光。母线电压、机端电压、6kV厂用电压或无功超闭锁定值，装置报警并闭锁对应的AVC调节功能。超限消除后，装置将自动复归闭锁信号。

(2)电压或无功超限：查看DCS、网控表盘电压或无功超限情况，当母线电压、机端电压、6kV厂用电压或无功超高、低限值时AVC自动反向调节，使参数恢复正常。当电压或无功超限趋势不减，AVC未自动闭锁、退出运行应联系调度手动退出对应的机组AVC功能或AVC装置。

4.2.2 电压、无功扰动超限

当AVC装置检测到系统扰动大、母线电压波动大、单机无功波动大，AVC装置报警并闭锁各机组AVC，异常消除后，各机组AVC调节闭锁信号自动复归。

4.3 其他故障

(1)机组保护动作

当AVC装置接收到“机组保护动作”信号，AVC装置报警并闭锁对应机组AVC，异常消除后，该机组AVC调节闭锁信号自动复归。

(2)无功调节无效

机组AVC下位机接收到下发的无功调节目标后，在设定的15分钟时间内，没有调节到设定的目标值范围，该机组的AVC功能自动退出，并发出告警、闭锁信号。

(3)母线电压超限

装置检测到母线电压调节无效、母线电压超高或低限值，AVC装置将自动退出。值长应向中调汇报、联系检修处理。

(4)AVC通信故障

机组与上位机通信中断：AVC子站发出该机组“通信异常告警”，“无功调节无效退出AVC”信号。电厂子站与RTU或电厂子站与AVC主站通信中断：AVC子站报“与AVC主站通信异常”;AVC子站连续15分钟没有接收到正确指令后，自动切换到就地电压控制。

5 结论

对于火力发电厂而言，输入到电网系统的母线电压的调整由人工监控改为自动调控，不仅提高了设备的自动化程度，也有效降低了运行人员的工作强度，同时消除了人为因素引起误调节的情况。对于电力系统而言，只有自动电压调控系统广泛应用于电网各大发供电企业中，才能充分发挥其经济运行的作用，节能降耗的意义才能真正体现出来。