电厂侧AVC子站系统建设及应用

王永杰（胜利油田胜利发电厂 山东 东营 257000）

一、前言

电压是电力系统电能质量的重要指标之一，有效进行电压调节和无功补偿不仅能提高电压质量，而且能提高电力系统的稳定性和安全性。

自动发电控制（Automatic Voltage Control，简称AVC）是在自动装置的作用和给定电压约束条件下，对发电机的励磁、变电站和用户的无功补偿装置的出力以及变压器的分接头都按指令自动进行闭环调整，使其注入电网的无功逐渐接近电网要求的最优值，从而根据电网的无功情况自动调节发电机的无功出力，使全网有接近最优的无功电压潮流，进而提高电能质量和全系统的安全、稳定、经济运行能力。

二、自动发电控制的基本原理

发电机无功出力与机端电压受控于励磁电流，当励磁电流改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之变化，并由此对主变高压侧的母线电压产生影响。由于励磁电流的大小可以通过改变励磁调节器(AVR)电压给定值实现，所以AVC的基本原理就是：电厂侧远程接收调度系统AVC控制指令，通过动态调节励磁调节器的电压给定值，改变发电机励磁电流，实现电压的无功自动调控。

三、电厂侧AVC的功能实现

1.电厂侧AVC的无功分配

电力系统中电压降的表达式如下：

由于压降横分量数值较小，可忽略；且电力系统中R远小于X，故通常将压降简化为：

对于电厂侧AVC，在确定目标电压Utarget后，电厂母线向系统提供的目标总无功Qtarget可以表示为：

其中，U表示当前电压，Q表示当前无功，X表示系统阻抗。

确定目标总无功后，每台机组的无功分配可以有无功容量成比例和等功率因数两种策略。

无功容量成比例是指AVC根据机组无功容量按比例进行分配：

其中，n为参加AVC调节的机组数；Qi为分配到第i台机组的无功；Qi.max为第i台机组的最大无功容量为n台机组的最大无功容量之和。

等因数功率是指AVC根据机组有功实发值按机组有功容量进行分配：

其中，Pi为第i台机组当前有功实发值为n台机组的当前有功实发值之和。

2.电厂侧AVC子站系统结构及其接入量

电厂侧AVC系统运用分散式控制系统D C S，采用上、下位机的结构实现无功电压控制。上位机集中采集母线电压、注入高压侧母线的无功及机组侧数据、励磁调节器当前状态等信息，根据设定的高压母线目标电压值，通过相应无功电压算法，计算出需注入高压母线的目标总无功，然后按优化的无功分配策略将目标总无功分配给各机组的下位机，并监视各机组的无功调节。

各机组下位机送出增减励磁指令，调节机组无功至目标值，完成机组无功闭环调节，从而使高压母线电压达到系统给定值的调控要求。

电厂侧AVC子站的结构及接入量如图1所示。

图1 AVC子站的结构及接入量图

四、电厂侧AVC子站系统建设应注意的问题

自动电压控制是电网的辅助功能要求，目的是提高系统的安全、经济运行水平，其建设和试验宜注意以下问题。

1.为保证数据采集的准确性，一般要求电压、电流准确度等级0.2级，无功、有功准确度等级0.5级。

2.结合发电机励磁系统AVR的特性和发电机保护情况，全面考虑AVC的各项限制条件。

3.根据发电机P-Q曲线、励磁系统特性和发变组保护定值，合理整定AVC子站定值，避免对机组和电网的安全稳定运行造成不利影响。同时根据机组情况，合理设置AVC定值中的母线电压死区和无功出力死区，在保证AVC调节精度的基础上，使调节不要过于频繁。

4.AVC调试期间，运行人员应加强监视控制点参数，必要时无条件退出AVC子站运行。

5.AVC子站目标电压通常由调度中心下达，子站的电压实时跟踪情况又需反馈给调度中心，作为下一步电压计划和指令的下达依据。因此，电厂侧接入AVC的电压与调度中心接收到的电厂侧电压遥测信号宜取自同一个PT及其变送器，以避免因二次误差带来不利影响。

五、AVC子站的应用意义

AVC子站系统实现了对系统电压的自动调节控制，具有以下意义：

1.电厂侧投入AVC后，由调度系统对电网电压实行统筹调控和把握，提高了电网安全、经济运行能力；

2.提高了电压质量，电厂侧电压合格率大幅提升；

3.减轻了监控值班人员劳动强度，避免了人工调节的跟踪慢和误调节问题。

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