提高135MW机组AVC子站投入率的探讨

许浩明

【摘 要】随着互联电网的发展，如何提高电压质量、保证超高压电力系统的安全稳定运行，特别重要也极具挑战性。线路末端的火电机组也应该具备片区电压调整的相关功能，在保障机组电压、无功调节能力的提前下，应该着力提高AVC子站的投入率。

【关键词】AVC；投入率；135MW

0 概述

我厂2×135MW燃煤热电联产机组，2013年新增了上海惠安公司PowerAVC 3000自动电压控制系统（下简称AVC），子站由UC630上下位机组成，UC630上位机接收到调度AVC主站系统下达的电厂母线目标控制电压值（或无功指令），则根据目标控制电压值并通过计算自动得出电厂承担的总无功出力（或直接接收省调AVC主站系统下达的总无功功率目标值），AVC应用软件在充分考虑各种约束条件后，将总无功功率合理分配给每台机组，并通过UC630下位机的专用控制输出装置发出增减磁信号给励磁调节控制系统AVR，实现机组的电压无功自动控制，由励磁系统（或经DCS系统）调节机组无功功率，使电厂母线达到目标控制电压值。

在2013年4—7月AVC子站试运行期间，我厂#2机组自动电压调节AVC系统多次出现退出运行的现象，每月投入率只有90%—93%左右，不满足调度中心要求99%的投入率，无法保证AVC系统能够按照策略完成电压无功的优化调控。

1 原因分析

通过对试运行期间AVC退出时间的归类和统计，我们发现AVC自动退出的时间占总退出时间的82.3%，一次、二次设备缺陷退出时间占总退出时间的11.6%，因调节异常人工退出的占总退出时间的3.7%，机组原因人工退出的时间占总退出时间的2.4%，针对以上情况，我们可以把退出原因按功能方式进行划分：

1.1 AVC定值整理不合理

AVC定值包括了后台整定参数、系统参数、PQ曲线参数、模拟量双量测参数和其他参数。通过定义子站在既定有功负荷下无功闭锁曲线，确保机组无功出力在安全可靠的调节范围。

通过现场调查发现，我厂AVC定值中机组无功闭锁曲线参数设置，有功上限值为135MW，但机组实际运行中有功值超过135MW，经向厂家了解确认，当实际运行有功超出设定参数值，软件无法计算相应闭锁无功，AVC系统将会退出运行，只有在有功降低至135MW以下，才能由运行人员手动投入AVC调节，对比#1机组定值设定参数，也同样存在此问题，但由于#1机组负荷不高，运行中有功没有出现135MW以上的情况。

1.2 AVC装置电压、无功测量值异常波动

AVC子站系统采集的模拟量包括了厂变高侧母线电压、无功出力、有功出力、机端电压、发电机定子电流、转子电流、厂用电电压等，其中厂变高侧母线电压、无功出力未重要节点，采用主备双量测。当主备量测之间存在较大差值时，AVC则判定采样异常，会自动退出AVC运行。

在对试运行期间#2机组AVC退出时间的统计与对比时，在绝大多数退出时间里，都发现有厂变高侧母线电压、无功出力主备量测差值越高限的告警，不同测量点在同一瞬间均出现较大波动。测量值异常波动，使得AVC双量测偏差大，同时也会导致测量值瞬时超越限定参数，最终导致AVC退出。

1.3 运行人员响应不及时

在AVC子站自动退出之后，应该由运行人员检查励磁调节器、AVC系统、机组各情况，无异常之后再手动投入AVC，但在对试运行期间退出时间的统计上也发现，在机组自动退出，机组、AVC装置等无异常，而运行人员响应不及时导致AVC不能及时投入，这占AVC总退出时间的30%左右。这也是导致AVC装置退出时间过长的原因之一。

1.4 一次设备的故障和缺陷处理

在AVC试运行期间，为了验证AVC的功能与机组励磁调节系统的配合与调节稳定性，我们在调试期间对定值与励磁调节性能进行了多次试验，发现了在机组频繁调节无功时，发电轴瓦振动也会相应的增大，由于在重要轴瓦上存在着热控方面的重要保护，所以为了避免发电机异常振动，也配合了机务、热工专业对轴瓦及其保护进行了消缺处理，这也占AVC退出时间的一部分。

2 制定对策并实施

2.1 修改AVC装置内部定值

针对AVC在机组满负荷运行时自动退出的情况，对AVC装置内部定值重新定义，根据出厂PQ曲线，将原有机组无功第闭锁曲线有功最大值和机组无功高闭锁曲线有功最大值由原来的135MW修改至150MW。

AVC子站在检查相关电气量约束是否越限时应采取“两道防线”的方式，第一道防线为各电气量的闭锁值，当检查到电气量越闭锁值时，置相应机组的AVC下位机上调节或下调节闭锁信号为闭锁状态，暂停相应方向上的控制，当电气量恢复到闭锁值范围内时，可自动清除闭锁状态；第二道防线为电气量的限制值，限制值范围包含闭锁值范围，当电气量在限制值范围内闭锁值范围外时，仍属于正常可接受，当电气量超过限制值范围时，如不可进行修正，AVC子站应暂停相应机组的控制，并置相应机组的AVC调节异常信号为异常。如可进行修正，AVC子站可对机组无功设定值或母线电压设定值进行修正，使得电气量回到限制值范围内，具体策略为：全厂电压控制模式下，首先检查各机组的无功分配是否符合既定的无功分配策略（如各机组等功率因数分配），并进行相应调整；如仍存在电气量越限制值，则将变高侧母线电压按两个调节死区的步长进行反向修正，重新计算各机组的无功设定值，并进行调节，逐步缩小越限量，直至越限电气量回到限制值范围内。单机无功控制模式下，按两个调节死区的步长对机组无功设定值进行反向修正，逐步缩小越限量，直至越限电气量回到限制值范围内。修正的设定值需返回中调。具体的电气量约束如下：

1）变高侧母线（节点）电压约束

2）机组机端电压约束

3）机组转子电流约束

4）机组无功约束

5）厂用电母线电压约束

6）机组有功约束

7）机组机端电流约束

其中，对于机组有功约束与机组机端电流约束不进行修正，仅采用闭锁策略。

2.2 测量通道和固件的防干扰措施

我厂AVC子站设置在网控室，保护、采样电缆多，电磁场分布相对复杂，在装置电缆上的屏蔽，主要是改善其电场分布的措施。屏蔽接地主要采用两种方式：屏蔽层单端接地和屏蔽层双端接地。单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地，另一端不解地或者通过保护接地。在屏蔽层单端接地的情况下，非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在，感应电压与电缆的长度成正比，但屏蔽层无电势环流通过，单端接地就是利用抑制电势电位差的达到消除电磁干扰的目的。这种方式适合长度较短的线路。双端接地是将屏蔽电缆的金属屏蔽层的两端均连接接地。在双端接地的情况下，金属屏蔽层不会产生感应电压，但是金属屏蔽层受干扰刺痛影响将会产生屏蔽环流，如果头尾电势不相等，将会在屏蔽层产生较大的电势环流，会对电缆传输的信号产生抵消、衰减的效果。综上所述，对于我厂AVC子站所采用的电缆连接、变送器等，采用单端接地，且采用接地线径在4mm2。

此外，上位机的采样模块工况不稳定，需要联系厂家对其固件升级。

2.3 增加AVC自动退出的声光告警及人员培训

针对由于人员问题导致AVC不能几时退出的情况，在DCS操作系统上新增了AVC退出的声光告警，并联系专业人员，对运行人员进行了系统的专业技能培训，提高了综合素质。

3 结语

通过比对2013年第四季度与试运行期间#2机组AVC投入率和投入时间，已经从原有的平均投入率93%上升至99%左右，避免了调度部门两个细则的电量考核，产生了一定的经济效益，更重要的是提高了厂站自动电压控制水平，降低厂用电和电网损耗，保证了地区电网安全、稳定、经济、优质运行。

[责任编辑：程龙]