AVC自动电压控制系统的电厂侧应用

赵亚潮 殷跃 曹凯忠

摘 要：内蒙古国华准格尔发电有限责任公司安装了安徽省电力科学研究院研发的YC2008型自动电压控制（AVC）子站。简述发电厂侧AVC控制基本原理和控制方案，并通过对比AVC投入前后本厂电压调节的现状，阐述AVC在电厂侧的应用必要性。

关键词：AVC 自动化 电压控制系统 电厂侧应用

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-089-02

1 关于AVC系统的操作原理以及控制方案

1.1 基本原理

发电机自动电压控制系统（简称AVC）就是借助发电机中的励磁调节器（简称AVR）输出电压值的改变来使得实现机端的电压以及发电机输出电压的无功化。

判断发电机是否无功出力以及发电机机端电压的情况是受励磁调节器中的电流影响的。当改变励磁调节器中的电流时，会导致发电机出现无功出力以及电机机端电压出现增减的现象。我们可以借助调整励磁调节器（AVR）的给定值电压值来改变励磁电流。

在实际的系统控制中，调度中心利用发电机自动电压控制系统对于网内的发电机组后者是电厂发送调节的指令，然后电厂侧借助相应的数据平台将收到的调节指令的数据进行整合后，借助网络系统传输到YC2008装置。经过YC2008装置的精密运算，再结合整个系统的故障情况以及限制条件的整体分析，计算出系统正常运行的调节方案，将整合后的数据传输到励磁调节器中，调节其给定电压值来实现发电机励磁电流的改变，改善发电机的无功出力的现象。

1.2 电厂侧控制方案

（1）AVC中控单元作为主控单元，兼有参数编辑、数据库、计算分配、运行状态监视等功能，布置在升压站励磁小间，通过通讯电缆与RTU联结。

（2）执行终端：各机组AVC控制的数据采集及控制信号输出，配置在6米电子间，通过通讯电缆与AVC中控单元联结。

（3）AVC中控单元与执行终端。

AVC中控单元与执行终端是AVC自动调控系统的核心部分，其中AVC中控单元包括主用机和备用机部分，当AVC中主用机的中控单元部分发生故障时，中控单元的备用机会进行自动的切换，这样就能保证整个控制系统的正常运行。执行终端同AVC中控单元间通过RS485总线连接，内容包括读执行终端模拟量数据和开关量状态，根据接收到的调节指令，比较当前运行数据，由执行终端输出调控动作。

（4）AVC中控单元与远动终端（RTU）。

为确保AVC中控单元与调度主站获取数据源一致，RTU实时采集电厂机组的有功功率、无功功率、机端电压、机端电流和母线电压等实时数据上传调度，并传送至AVC中控单元，进行耦合校验和限值检查，以确定数据的有效性。AVC中控单元还将内部状态信号诸如增闭锁、减闭锁、自检等状态信号通过开关量输出方式送至RTU端，调度可从RTU端获取系统运行状态信息。

（5）执行终端与监控系统（DCS/ECS）。

增、减磁控制信号输出可以通过两种方式：1）通过监控系统输出。执行终端需要将系统运行中的增闭锁、减闭锁、自检、运行、通讯正常等状态信号输出至监控系统，同时将增、减磁控制信号输出，经监控系统再输出至励磁调节器。2）直接输出至励磁调节器（AVR）。系统上位机将接收到的指令数据与当前运行数据比较，通过算法，直接把控制信号（增、减磁）输出至励磁调节器。励磁调节器将AVR自动信号以开关量输入方式接至执行终端的AVR组。

本厂采用直接输出至励磁调节器（AVR）方式。

（6）远动终端（RTU）与执行终端。

执行终端通过AVC中控单元将开关量信号如增闭锁、减闭锁、自检、通讯、运行状态信号输出至RTU端，让RTU端监测系统运行状况，并上传给主站。

2 AVC投入前后本厂电压调节的现状

2.1 AVC投入前的电压调节

根据在母线电压控制范围的限制，在不同的季度下调度中心会下发不同时段的控制信号，然后由人工来进行监视盘表工作，这样就能实现发电机无功出力的实时调节，进而保证在合格的范围内进行母线电压的传送。

2.2 AVC投入后的电压调节

由电网AVC主站发送电压指令给厂用AVC子站。厂用AVC子站协调本厂各机组执行终端，以5分钟为单位保证母线电压或全厂总无功等于设定值，并保证投入AVC机组无功平衡。各执行终端负责传递指令值给机组AVR进行电压调节，并与DCS进行通信将各种信号输出至DCS，同时受DCS的装置投退指令约束。

3 AVC应用的必要性

由于电压调节的管理模式一直沿用着传统的地域分散控制形式，所以现在电网结构逐渐的表现出一系列的弊端，主要的问题有：

（1）之前的电压曲线图表是在离线的情况下确定的，这就导致不能精确地发映出电网运行的实际情况。

（2）运行人员需要时刻监视系统电压情况，并进行人工调整，工作强度大，阶梯性调节无渐变性会造成电网电压波动大。

（3）电厂之间，由于各电厂只关注自身母线电压，没有从全局角度协调无功分配，造成不必要的有功损耗。各厂、站无功电压控制没有进行协调，造成电网运行不经济。

AVC装置投入后可以有效的抑制上述问题：

（1）AVC子站的电压设定是网调AVC主机根据当前电网情况给出，反映当前电网实际情况。

（2）无需人为监视调节，消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度。AVC电压调节比手动调节更加频繁，使电压缓慢变化减小电压波动。

（3）AVC从全局对电网无功潮流和发电机组无功功率进行协调控制，实现电厂母线电压和无功功率的自动调控，合理协调电网无功分布，以保证电网安全稳定运行，提高电压质量和减少网损。

随着大机组、超高压电网的形成，电压不仅是电网电能质量的一项重要指标，而且是保证大电网安全稳定运行和经济运行的重要因素。电网及各电厂建设AVC自动电压控制系统是具有广泛的现实意义的。