自动电压控制AVC系统的配置及控制策略

郭晓平

(南海发电一厂有限公司，广东 佛山 528211)

0 引言

近年来，电力系统为提高电能质量，特别是为了改善用户的用电电压水平，做了大量的工作，进行了大量的投资。AVC，即发电厂无功电压远方自动控制，是通过中调对各发电厂发电机组的无功功率进行远方控制，提高各发电厂高压母线的电压水平，从而达到提高本地区供电电压水平，改善地区电网电能质量的目的。

由于电力系统的快速发展，电网的电压等级不断提高；同时因新建发电厂的投产，发电厂的密度不断增大，系统内各发电厂之间的电气距离越来越小，使通过调节个别机组或个别发电厂的无功出力来改善系统及地区的电压水平变得十分困难，甚至使用单个发电机组或单电厂已不能有效控制系统的电压。如某地区的几个大型火电厂中，在部分时段一个厂无功进相至功率范围的极限时，地区的电压仍然偏高，只有在中调统一调度下，同时改变多台发电机组(或多个发电厂)的无功出力，才能使系统及地区的电压处在一个较好的水平。AVC为中调地区电压水平的调节发挥了越来越重要的作用，是目前国际上公认的最先进的电压控制系统。因此，在电网中推行AVC势在必行。

1 项目概述

1.1 项目现状

目前某电厂1～4号机组的AVC子站都采用同一台D200装置来进行调节。其中1，2号机组为1期，这2台机组具有I，II母的公共母线；3，4号机组为2期，这2台机组没有公共母线，直接通过新竹甲、乙线出线，为发变线出线。

鉴于现场4台机组实际运行工况较为复杂，存在不同的接线方式，根据前期与广东中调AVC主站沟通的情况，1期的1，2号机组以I，II母电压作参考来进行母线电压模式调节，2期的3，4号机组以采集机组主变高压侧电压作参考来进行母线电压模式调节。

1.2 自动电压控制AVC配置现状

该电厂2期己采用上海惠安系统控制有限公司(以下简称惠安公司)生产的RTU+AVC一体化装置；1期AVC通过2期RTU拓展相关的I/O模块来进行控制。具体描述如下。

(1)1期AVC的实现方法是在惠安公司生产的RTU+AVC一体化装置基础上，通过在HDLC上增加D20C板负责采集和上送机组定子、转子电流，厂用母线电压，发电机机端电压等信息，控制模块进行1，2号机组的AVC增减磁调节。

(2)2期使用惠安公司RTU+AVC一体化系统。该系统是在D200主控模块中直接加载AVC程序，在完成远动功能的同时接收中调(或当地)下达的发电厂高压母线电压控制目标。在充分考虑各种约束条件并经过分析计算后，估测出全厂总无功出力需求，再合理分配给3，4号机组，并将该无功目标转换成相应的脉冲至控制输出模块。由UC630模块作为AVC控制执行装置来完成自适应跟踪调整，协调控制每台发电机的无功，进而实现对高压母线的控制。同时，配合EMS主站或区域无功系统设备实现对电网的无功优化，从而显著减少线损，提高电能质量。通过AVC当地后台能方便地监视AVC系统的运行工况、母线电压、发电机机端电压/有功功率/无功功率/电流、开关状态、设备运行状态、与其他设备的通信状态，并能对一些关键状态进行监视，完成系统管理和参数设置功能。

1，2期RTU+AVC一体化装置如图1所示。

2 AVC实施方案

2.1 方案配置

根据惠安公司实际工程经验和电厂的实际情况，以及系统建模和控制原则，充分利用电厂2期现有的D200一体化设备, 结合惠安公司AVC系统的特点，尽量利用原有设备和接线，对该电厂1期进行改造，增加惠安公司PowerAVC3000系统完成AVC全面控制。

惠安公司Power AVC3000系统由双D200上位机、对应每台机组设置下位机和当地后台构成。下位机负责采集AVC调节所需的机组信息并执行AVC控制调节，后台供运行人员进行信息监视、统计、参数设定、改变调节方式等。该AVC系统还可利用其强大的通信能力和数据处理能力替代电厂远动主机。

2.2 后台管理机

后台管理机为电厂2期配置1台后台管理机(工控机)，通过串口使用IEC870-5-101规约与相应的AVC上位机D200组网通讯。该后台管理机主要显示厂内的一些AVC系统模拟量和状态量，并可对一些系统的基本参数、工作模式、每台机组的保护参数进行设置。在本地方式下，AVC后台管理机可按日负荷曲线控制各机组出力，也可按电压/无功目标值曲线自动控制系统电压。

3 AVC控制策略

鉴于该电厂1，2期高压母线的实际情况，为了做到对机组的无功统筹调节，可将电厂2期看作可协调控制的一个大电厂。AVC系统形成的控制方式及相应策略如下。

3.1 控制实施过程

该电厂1，2号机组共同使用一台上位机，接收主站下发的I，II母母线电压目标或者单机无功目标，严格按照高压母线电压控制目标，在充分考虑各种约束条件并经过分析计算后，估测出1，2号机组的总无功出力需求，再合理分配给1，2号机组。

该电厂3，4号机组共同使用一台上位机，以目前现场2台机组的结构，即处于母线分裂运行状态，此时调度需同时下发2个主变高压侧电压目标值或单机无功目标，上位机在充分考虑各种约束条件并经过分析计算后，分别估测出3，4号机组的无功出力需求，并下发给相应的下位机。

3.2 计划曲线下发模式及运行方式

3.2.1 计划曲线

计划曲线的下发采用同一个网络端口与主站通讯，下发的曲线通过10.75.26.197/198(子站的A/B机IP)的IP进行下发。

(1)1，2号机组共用一组曲线，即6701H首址为当天上限曲线的起始点，6822H为当天下限曲线的起始点；6943H为第2天上限曲线的起始点，6A64H为第2天下限曲线的起始点。

图1 1，2期RTU+AVC一体化装置示意

(2)3，4号机组共用一组曲线，即6B85H为当天上限曲线的起始点，6C6AH为当天下限曲线的起始点；6DC7H为第2天上限曲线的起始点，6EE8H为第2天下限曲线的起始点。

3.2.2 运行方式

在远方母线模式时，调度同时下发3个母线电压目标值，分别为“Ⅰ，Ⅱ母电压目标值”、“3号机主变高压侧目标值”、“4号机主变高压侧目标值”；子站AVC装置会分别对3组母线目标进行计算，并分配无功目标到相应的机组。

在本地母线模式时，子站AVC装置分别接收调度下发的2组母线计划曲线，当处在本地运行时，子站会根据2组曲线对相应的母线进行跟踪调节。

1，2号机组采用一台上位机，3，4号机组采用一台上位机；2台上位机分别上送一组“AVC系统当地/远方切换信号、是否单机模式、AVC子站投入/退出功能、AVC通讯异常”信号。

4 结束语

该电厂AVC实现了冗余结构，做到了上位机的一主一备。任何一台D200装置故障均不会对AVC的正常运行造成影响，提高了AVC系统的安全性和可靠性。任何时刻都只有一台主上位机D200装置根据调度下发的母线电压目标值计算全厂总无功，并按照指定的原则在机组之间合理地分配无功，直接对下位机下发控制目标，实现了整个电厂电压的统筹调节，保证了数据和计算结果的一致性。根据刀闸信号自动识别电厂的运行方式，可在不同的运行方式下自动实现电厂1，2期电压的调节。

1 刘 峰．AVC实用化探讨[J]．电气应用，2007(10).

2 戴 彦．自动电压控制(AVC)系统控制策略的比较和研究[J]．华东电力，2008(1).

3 黄 华，高宗和，戴则梅，等．基于控制模式的控制电网 AVC系统设计及应用[J]．电力系统自动化，2005(15).