自动电压控制装置（AVC）在兆丰铝电自备电厂的应用

周毅

（山西兆丰铝电有限责任公司自备电厂，山西阳泉045000）

1 AVC投运前的试验

1）发电厂AVC装置投运后，它根据主站下发的指令进行发电机电压、无功的调整，在调整过程中，势必会造成发电机组由迟相运行状态过渡到进相运行状态。发电机能不能进相运行，由于制造工艺和安装质量不一样，每台机的进相情况是不同的，故每台发电机都必须单独做进相试验，得出在不同负荷下的进相深度，以及不同进相深度时，发电机端部发热和对厂用电电压方面的影响，并考验低励限制、失磁保护、失步保护等功能的正确性。

2）试验步骤。发电机在并网前的额定转速和额定电压下校准发电机功角零位。系统和机组的运行方式已调至可进行试验的状态，电厂其他机组正常运行，且要保证迟相运行。维持发电机有功负荷某一固定值（如50%，75%，100%），再按要求的速度进行减磁。直到励磁调节器低励限制动作为止，记录各点的相关数据。

3）试验数据。有功功率81 MW、107 MW、134 MW分别对应的稳定状态下的最低无功功率是-19.52 MVar、-15.43 MVar、-5.4 MVar。定子电压为13.03 kV、13.05 kV、13.1 kV，6 kV厂用电压为5.94 kV、5.93 kV、5.88 kV[1-2]。

2 自备电厂AVC的实施方案

2.1 方案介绍

自备电厂配置采用“下位机—上位机—后台机”方式。AVC系统的结构由1台后台机和2台上位机及3台下位机组成。屏柜之间通过超五类网线连接，上位机通过调度数据专网接受220 kV母线电压目标值，将其转换成每台机组的无功目标发给各母线对应机组的下位机，由下位机根据发电机组的实际工况，通过控制机组无功来实现电压目标的闭环控制。下位机输出控制信号，通过DCS间接控制AVR系统来控制增减励磁[3]。该实施方案特点是以每台机组为单位来实现闭环控制，每个控制单元（下位机）都具有独立的数据采集、控制和保护等功能。也就是说，上位机将算好的无功指令及必要的过程控制参数下发给下位机后，下位机可以独立实现所控机组无功的单元化智能化闭环控制，实现控制过程中的保护与闭锁功能，从而整个控制系统各单元分工明确，系统负荷分配均匀，通信负荷较轻，抗干扰性强，运行稳定可靠。

2.2 电气量采集与连接

1号、2号AVC主、备上位机和调度交换机之间各铺设一根网线。AVC后台机安装在值长调度台上，后台机到下位机敷设一根网线。两下位机之间敷设一根网线。AVC下位机数据采集：机端电流、电压从PMU柜内取。220 kV母线电压从机组测控屏内取；AVC的6 kV母线电压从快切屏取。AVC的励磁电压、电流信号，分别从机组故障录波屏取。AVC的增减磁调节脉冲、各种报警开关量分别输出至DCS电气柜。

2.3 AVC装置运行中的异常处理

1）断电告警：表明对应的下位机失去电源。应查看AVC屏供电状态。

2）测值异常告警：当出现AVC测值异常告警时，应检查电压、电流二次回路。

3）限制调节告警：机组运行数据超出整定限值，此时装置将反向调节,当运行数据不再超出限值后告警会自行复位。

4）上下死区告警：AVC设置很多保护条件，当机组参数接近或超越规定值时会进入死区发出告警，停止调节。当参数改变后它们会自己恢复。

5）线电压测量偏差超限、不可调节、波动闭锁、外采数据超时、有功大电压低这些告警出现时，AVC停止调节。当参数改变后它们会自行恢复。

2.4 AVC自动退出后的处理。

1）系统震荡退出报警：等系统稳定后投入AVC。

2）调节无效退出报警：AVC每次发出调节指令都会检测实际无功的响应状况（无功调节量要大于调节方向上的0.84 MVar时认为调节有效），当AVC连续五次调节无效时，AVC退出。值班员可再次投入AVC，如果继续报警退出，需要检查回路、压板、DCS和AVR[4]。

3）输出粘连退出报警：检查增、减磁继电器接点是否粘连或增、减磁继电器返回慢。

4）测值异常退出报警：检查发电机、母线、6 kV电压是否低于下限值的0.67。正常后即可投入AVC。

3 运行过程中出现的问题及解决方法

1）内外母线电压偏差，导致AVC误判，跟不上目标，同时也不发闭锁信号。其原因为内母比外母电压低300 V，内母线电压与省调下的电压目标相差不大在100 V左右，机组的AVC稍做调整就达到了目标值，就不会再做调整了，但外母电压与目标值还相差较大，AVC总站会认为没有跟上曲线，并且没有发闭锁信号，就会生成对电厂的考核。解决办法：对内母电压互感器的一、二次回路进行了检查，发现二次侧有C相有一根线生锈，造成接触电阻增大，测量值降低。处理后，电压偏差消失，AVC恢复正常运行。

2）400V母线电压偏低。机端电压为13.11 kV，已达到定子电压低限闭锁值时，6 kV母线电压为5.95 kV，还未达到其闭锁值5.9 kV。但低压厂用母线的电压普遍较低。部分400 V低压段的电压低于允许值。解决办法为提高发电机极端电压低限闭锁值。对低压变压器的分接头进行调整。除尘变分接头在四挡，其余均在三挡，因此除尘段的电压在机端电压降低时仍在正常范围。为了保证低压变压器的分接头调整后，机端电压正常时，低压母线电压不会太高，可以逐台进行调整。

4 AVC装置投运后的运行效果

电压合格率由2015年投运前的平均87.22%提高到2016年投运后的94.22%。

各个电厂AVC系统的构成方式是不同的，各有利弊。兆丰铝电公司自备电厂的AVC系统设计主要由其实际情况出发，兼顾各系统的独立性和可靠性，而且简单实用、节约成本。AVC装置投运后，其对线路损耗的影响还在继续研究和探讨中，具体的数据还在整理完善，下一步将重点研究这方面的问题，以便使AVC的节能效果有一个量化的概念。

[1]惠建峰，焦莉，张世学.自动电压控制系统建设与应用分析[J].陕西电力，2009（2）：89-90.

[2]孙鸣，吴兆文，李家仁.电厂侧AVC子站系统控制策略的研究[J].仪器仪表用户，2008（3）：26-27.

[3]蒋建民，冯志勇.电力网电压无功功率自动控制系统[M].北京：辽宁科学技术出版社，1982.

[4]王士政.电力系统控制与调度自动化[M].北京：中国电力出版社，2012.