火电厂自动电压控制系统的优化控制探讨

摘 要：随着社会经济的快速发展，人们的用电量呈不断增长趋势，为了保证人们的正常生活生产用电，火电厂必须加快生产步伐。但是，火电厂在生产运营过程中一定要确保电网电压安全、优质以及经济运行，所以设计出一套自动电压控制系统优化方案就显得非常必要了。本文将结合当前火电厂生产运营的实际情况，对火电厂自动电压控制系统的相关问题进行探讨，并提出了自动电压控制系统的优化控制策略，希望能够对今后的相关研究提供一定的参考依据。

关键词：火电厂；自动电压；控制系统；优化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.167

0 引言

近年来，我国经济的快速发展，带动了我国电力事业的不断进步，电力系统已经由原先的规模小、电压低、距离短的时代步入了大电网、超高压、距离远的时代，这大大促进了我国电力事业的发展，给人们日常的生活用电带来了最大保证。然而，电力系统的快速发展也在一定程度上威胁这电网电压的稳定，而影响稳定的重要因素就是自动电压控制系统的调节控制。因此，本文对火电厂自动电压控制系统的优化控制研究是非常有实际意义的。

1 火电厂自动电压控制系统的设计方案

1.1 硬件系统结构图方案设计

火电厂自动电压控制系统的硬件整体框架包含多部分，其中重要部分有远动终端，简称RTU；无功分配或者厂级负荷，简称AGVS；励磁机以及连接这些设备的以太网网络系统；主站服务器、机组分散控制系统的历史站，简称DCS等[1]。当前，我国的大部分火电厂投入使用的AGC系统，前文所提到的硬件全部配置完毕，可能部分火电站只需要增加部分软硬件完成自动电压（AVC）功能。

1.2 软件系统的建设方案设计

主站系统的软件设计部分主要分为两部分，一是火电厂侧自动电压（AVC）控制系统的软件应用环境，二是火电厂侧自动电压（AVC）控制系统的具体模板设计部分[2]。完整的系统控制软件需要在原有的负荷分配软件内融合自动电压（AVC）软件，并且在逻辑处理软件部分应当包括如下几个方面的内容：自适应全厂无功计算、等功率因数无功分配、等功率因数无功分配、无功容量分配计算以及设定值形成与保护逻辑控制等软件子模块。

2 火电厂自动电压系统控制实现优化控制的对策

2.1 全厂无功调整自适应计算

火电厂需要借助发电机机端电压的调节来实现对母线电压控制的目的，但是在实现并网的过程中，需要注意的是，发电机电压和高压母线电压二者之间并不存在线性关系。因此，有关工作人员在对电压进行调节的时候，应该使用串级调节、逐次逼近等方式，简单来说，其实就是励磁调节器对发电机机端电压实现内环调节，自适应PID控制器通过各机组的无功出力对母线电压实现大闭环调节[3]。

在实际的工作操作过程中，工作人员需要依照调度下发的机组运行状况以及母线目标电压指令，应用自学习方式对系统阻抗执行动态识别，进行实时计算的时候必须要注入高压母线的总无功总量。通过既定分配算法在各机组之间实现无功分配，对机组的无功出力进行调整，或者调节机组的机端电压，从而能够使得高压母线的电压可以向系统给定的数值靠近。在计算的期间，工作人员一定要将机组的各种约束和限制条件考虑进去，构建出图1所示的控制框架。

2.2 各机组之间无功分配计算方法

工作人员在对各机组进行无功分配的时候，必须将各个机组机端电压控制在安全极限内运行，并且遵循同步变化、相似度保持的原则，即尽可能实现同步变化，保持相似的调控裕度。如果机组不参与自动电压（AVC）分配，那么自动电压（AVC）分配值跟踪机组无功实发值，此分配不参与该机组的无功调节。

各机组在执行无功分配的时候，需要考虑到两种分配计算法，一种是以无功容量比例系数为基础的全厂无功同操分配法，另一种是以等功率因数为基础的全厂无功同操分配法。当前，绝大部分的火电厂自动电压（AVC）的无功分配仅仅是等功率因素，也有的是等无功容量分配，这种无功分配的模式，未能够为火电厂工作人员提供一个机组间无功内部调整的机会。所以，本文所提到的两种分配方案都是基于全厂无功同操分配法。所谓无操同功分配法，也被业界人士称为偏置调节，指的是火电厂工作人员对运行中的一台机组的无功分配指令进行手动调节，剩余的机组需要依照分配算法进行自动调整，确保各机组在调整之后无功目标一致。该方法为火电厂机组工作人员提供了一个更加自主和高效的无功分配方案。

3 结语

当前，我国经济正处于快速发展时期，电力系统也进入了高速发展阶段阶段。虽然我国的电力系统取得了显著的进步，但是必须要注意的威胁电网电压稳定的因素仍然存在。基于此，本文设计的母线电压自动调制方案是在已有的AGC负荷分配系统平台扩展实施，通过设备利用率的不断提高，最大限度地减少了现场软硬件设备的数量，该设计如果应用到火电厂自动电压控制系统过程中，将会使得自动电压控制水平更进一步，同时也保证了电网的安全运行。

参考文献：

[1]周宇华，翟伟翔，马平.火电厂自动电压控制（AVC）系统方案设计[J].电力系统保护与控制，2014，14（09）：128-132.

[2]翟伟翔，周宇华，苏适等.火电厂厂级自动电压控制系统研制[J].电力自动化设备，2014，11（07）：130-134.

[3]张继芬，危剑鸣，林章岁.电网自动电压控制在大型火电厂的设计与实现[J].电力勘测设计，2015，23（01）：60-65.

作者简介：崔理（1989-），男，内蒙古赤峰人，本科，研究方向：热能与动力工程。