自动电压控制系统在瑞金电厂的应用

陈磊，邱国梁，吕吉明

（华能瑞金发电有限责任公司，江西赣州341000）

自动电压控制系统在瑞金电厂的应用

陈磊，邱国梁，吕吉明

（华能瑞金发电有限责任公司，江西赣州341000）

随着经济建设的发展，电网规模的不断扩大，电力自动控制技术也得到了迅猛发展。电压作为衡量电能质量的重要因素之一，其控制技术在各发电厂的实际运用情况成为技术人员关注的重点。从瑞金电厂自动电压控制系统的实际应用出发，对瑞金电厂AVC的基本原理、控制策略和安全约束条件进行阐述，并对其应用效果和运行中遇到的问题进行了分析和总结，提出了相应可行的解决方案。

自动电压控制系统（AVC）;发电厂;自动化

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.127

1 引言

华能瑞金电厂的2×350MW机组电气220kV系统为双母线不带旁路接线方式，母线上连接有2台发变组、1台高备变、4回出线（1回至山田变、2回至龙岗变、1回至渡口变）及母联断路器。由于地处江西南部电网末端，220kV母线电压变化范围大，无功调节任务重，自2008年12月投产以来，无功电压考核较多，严重影响区域电能质量。自2015年年底对我厂AVC软件升级后，再无因220kV母线电压超限导致考核发生，提高了母线电能质量，减少了考核电量。

2 电厂侧AVC系统基本原理和控制策略

2.1 基本原理

自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）是现代电网运行的重要技术手段，也是电网智能调度的重要功能之一，在保证电网安全、优质和经济运行方面发挥重要作用。自动电压控制利用计算机系统、通信网络和可调控设备，根据电网实时运行工况在线计算控制策略，自动控制无功和电压调节设备，以实现合理的无功电压分布。

2.2 电厂侧AVC构成及控制策略

瑞金电厂AVC升级后使用上海惠安公司的UC635-AVC自动电压控制系统，其采用RTU装置加载AVC程序，根据各种运行方式，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。配合EMS主站或区域无功系统设备实现对电网的无功优化，显著减少线损，提高电能质量。

UC635-AVC自动电压控制系统通过接收中调AVC主站系统下达的电厂母线目标控制电压值，根据目标控制电压值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)，在充分考虑各种约束条件后，AVC软件将总无功功率合理分配给每台机组，发出增减信号给励磁系统，由励磁系统调节机组无功，使电厂母线电压达到目标控制电压值[1]。同时在控制过程中保证发电机在规定的参数范围内安全、稳定运行。UC635-AVC自动电压控制系统协调控制每台发电机的无功进而实现对高压母线的控制，如图1所示。

图1 AVC监控系统画面

3 电厂侧AVC系统安全约束条件

瑞金电厂地处江西电网末端的赣州地区，在事故或特殊检修方式下，低电压问题比较突出，受季节性气候影响较大，一旦出现集中强降雨，小水电发电量增加，赣州地区负荷陡降，容易出现高电压问题。这需要自动电压调节装置不仅在母线电压调节范围、调节精度和响应速度方面得满足要求，而且在电网、机组、AVC装置异常情况下具有自动退出及闭锁功能。

3.1 AVC装置调节能力符合区域母线电压要求

AVC装置母线电压采样间隔设为500μs，调节精度控制在0.3kV的死区内，其响应速度为1min内可以调节30～35Mvar的无功功率，调节精度和响应速度均符合区域控制要求。AVC系统支持调节输出量的模糊控制功能，采用变步长多次调节策略，防止出现电压过调现象，合理控制系统的调节速度[2]。AVC装置的调整策略和控制参数的匹配能自动适应电网运行方式的变化，具备不同电网运行方式下的系统阻抗自适应功能。

3.2 特殊运行状况下AVC装置的闭锁功能

发电机出口开关、刀闸分闸，励磁故障信号产生，AVC允许信号“禁止”“远方”“AVC指令异常”“中调EMS主站通讯中断”同时产生，下位机调节无效。（1）若实测母线电压高于236kV或低于223kV时，全厂AVC将自动退出；（2）若机组有功、机端电流在保护值以外，AVC将闭锁（不调节，即不增磁，也不减磁）。

AVC装置在与主站系统通信异常（长时间中断、指令异常）的情况下，能自动转为本地控制模式，并且会根据事先输入的本地电压计划曲线来调节励磁。（1）若机组无功、机端电压、厂用电压在保护值以外，AVC将单边闭锁（若高于高闭锁值，可以减磁,但不能增磁；（2）若低于低闭锁值，可以向上增磁，但不能减磁。

3.3 AVC装置的其他实用功能

AVC装置具有母线电压上下限曲线限制功能。通过设置母线电压上下限值低于中调日电压计划曲线值，当发生电压目标值超过限值时自动选择限值电压为目标值，有效防止母线电压越限情况的发生。

AVC装置具有各母线电压、机组有功无功日、月、年曲线及报表功能。通过电压上下限曲线，完成预设时间段电压超限时间及母线电压合格率统计功能，并实现预设时间段各参数曲线的合成显示，有利于技术监督相关数据的统计分析。

4 电厂侧AVC系统使用中问题的探讨

从AVC装置的设计原理、控制措施及安全约束功能上来说，已经能将电厂220kV母线电压控制在中调电压曲线范围内，但是在瑞金电厂实际使用中，仍有一些可以改进之处值得我们探讨。

4.1 6kV母线电压越限问题

6kV母线电压按电能质量技术监督要求应控制在±7%范围内。由于主变与厂变无载调压分接头位置是固定的，当220kV母线范围波动大，机组加减无功调节时，极易造成6kV母线电压越限。目前，AVC装置设计理念上仅仅考虑220kV电压的调整，虽然安全约束条件中加入了6kV母线高低限值闭锁发电机增减磁功能，若系统或发电机其他参数变化时，仍能造成6kV母线的进一步越限[3]。要解决此问题，在6kV母线超过高低限值时，应采取自动减增磁措施，避免6kV母线电压长期停留在限值周围。

4.2 闭锁定值不合理

由于受用电增长速度趋缓、电源末端火电调峰任务重的影响，低负荷时瑞金电厂单机负荷常降至140MW以下，低于负荷低闭锁增减磁值150MW，此时，如果220kV电压曲线下降，则可能导致在发电机有无功调节能力的情况下，由于闭锁减磁而导致220kV母线电压越限的情况发生。可以考虑将低负荷闭锁定值改至130MW以下，避免此类现象的发生。

5 结语

从自动电压控制AVC装置在瑞金电厂的应用可以看出，在母线电压自动控制方面AVC有着不可或缺、举足轻重的地位。利用AVC装置，可以使电网、电厂企业将母线电压控制在调度要求范围内。通过AVC在电厂的实际运用，发现问题并不断改进AVC策略及安全约束条件，以满足不断发展的电厂电力事业。

【1】Q/GDW 619—2011电网自动电压控制技术规范[S].

【2】SD 325—1989电力系统电压和无功电力技术导则[S].

【3】孙宏斌，郭庆来，张伯明.大电网自动电压控制技术的研究与发展[J].电力科学与技术学报，2007,22(1):7-12.

Application of Automatic Voltage Control System in Ruijin Power Plant

CHEN Lei,QIU Guo-liang,LV Ji-ming
(Huaneng Ruijin Power Generation Co.Ltd.,Ganzhou 341000,China)

With the development of economic construction,the continuous expansion of distribution network,automatic voltage control technology has been rapid development.As a measure of an important factor of power quality,voltage control technology in the practical application condition of power plant become the focus.Based on Ruijin power plant system,this paper expounds the basic principle,control strategy and security constraint conditions of automatic voltage control in detail,then analyzes and summarizes the application effect and encountered problems in operation,gives the feasible solutions.

automatic voltage control system(AVC);power plant;automation

TM621.6

A

1007-9467（2016）11-0054-03

2016-10-25

陈磊（1984～），男，湖北武汉人，工程师，从事大型电厂运行管理研究。