AVC對電廠的影響及應對策略

謝 鋒

（廣東珠海金灣發電有限公司，廣東 珠海 519050）

1 引言

自動電壓控制系統(AVC)作為一種在線的電網無功調度系統，近幾年得到快速的應用與發展。它對優化區域電網的無功潮流，改善電網供電水平起到了積極作用。

2 AVC系統簡介

2.1 AVC基本結構

AVC系統一般由主站和子站組成。主站安裝在區域電網的調度中心，子站安裝在發電廠側。AVC主站根據系統無功優化潮流的計算，將節點電壓控制命令發送到子站，并接收子站反饋的狀態信息。AVC子站在功能邏輯上又可分為上位機和下位機。上位機接受主站的控制命令，向下位機下達各機組的目標無功。AVC系統示意圖如圖1。

2.2 AVC目標控制模型

電廠側子站接受到主站的目標控制值（節點電壓）后，進行全廠無功計算，給各機組分配目標無功。機組的無功調節控制量惟一取決于主站的目標控制值，各機組的運行狀態量（如機端電壓、廠用母線電壓、機組的有功和無功等）只用作判斷是否允許 AVC調節的安全閉鎖條件。AVC目標控制模型示意圖如圖2。

這種控制模式，與傳統的單機型AVR控制模式有很大區別。各電廠由于所處的無功環境的差異，在AVC系統的調節下呈現出不同的問題。

圖1 AVC系統示意圖

圖2 AVC目標控制模型示意圖

3 對電廠的影響

3.1 對負荷中心附近電廠的影響

由于負荷中心消耗的無功較多，當電網配套的無功調節手段不足時，AVC系統必然會要求附近的電廠增發無功，以滿足電網維持電壓水平的要求。如果電網無功缺口較大，AVC就會不斷地調高這些電廠的無功出力，直到發電機組的相關參數（電壓、電流、無功等）達到閉鎖值。經常處于這種運行狀態，必然會對電廠造成很大的影響。

（1）加速絕緣老化。發電機組經常發出大量的無功，其廠內電壓將長期偏高，必然加速電氣設備絕緣的老化。

（2）絕緣損壞的風險。在電網負荷的高峰期間，電廠發出的有功、無功都處于高限，廠用母線電壓也會處在高位運行。轉入負荷低谷運行后，電網的有功、無功需求都會下降。此時，電廠有功出力減少，廠用負荷隨之降低，如果AVC下發的無功調節指令不變或減無功的調整力度不夠，那么發電機的廠用母線電壓必然上升，甚至超過電氣設備允許運行電壓的極限值。可能造成個別甚至大面積的電氣設備絕緣損壞，危及發電機組的安全運行。

3.2 對遠離負荷中心電廠的影響

遠離負荷中心電廠發出的電能常要經過很長的高壓線路來輸送。這些輸電線路長則幾百千米，短的也有幾十千米。長長的高壓輸電線，成了電網的大容量無功源。地處線路末端的發電廠，無功富裕，表現為升壓站母線和廠用母線電壓長期偏高。

當電網電壓偏高時，AVC系統肯定要求電廠吸收無功，因此，就會不斷給發電機組的AVR下達減磁指令，直至實現AVC設定的目標控制值或觸發某一安全閉鎖條件。廠用母線處于發電廠的負荷末端，因此，率先閉鎖AVC調節的基本都是廠用母線電壓低限。AVC子站的廠用母線電壓低限定值一般整定在電氣設備允許長期運行電壓的下限（如6kV電壓等級整定值下限為6kV）。廠用母線電壓經常運行在低限定值附近，對機組安全運行存在很大風險。

如果廠用母線電壓在 AVC調整下已運行在整定值的下限，當發電機組的運行狀態由負荷低谷時的低有功、低無功向負荷高峰時的高有功、低無功轉變時，廠用負荷相應會上升，其廠用母線電壓必然下降。電壓的這種下降，不是由AVC系統調節的，而是因負荷的變動自然導致的，AVC系統無法進行閉鎖。如果廠用母線電壓下降過低，可能導致某些對電壓敏感的設備跳閘，危及機組的安全。

4 應對策略

4.1 負荷中心附近電廠的對策

對于負荷中心附近的電廠，為解決在AVC系統控制下廠用電壓長期高位運行的問題，綜合可行性、有效性以及經濟性等方面因素，可以采取以下一種或幾種措施：

（1）調整電廠的變壓器分接頭。調高廠用變壓器分接頭是應對廠用電壓過高的最經濟的辦法。需要注意的是，如果對低壓廠用變壓器的分接頭進行調整，則AVC子站的廠用母線電壓低限定值不宜設定在該類電壓等級的允許下限（如 6kV電壓等級整定值下限不宜設定為6kV），以確保廠用母線電壓運行在整定值下限時其下一級母線電壓仍在允許范圍內。

（2）電網在負荷側加裝電容器，可以適量補償無功以降低發電廠的負擔。

（3）加裝靜止無功補償器。靜止無功補償器能對系統的無功進行逆向調節，即系統無功不足時發出無功，系統無功過剩時吸收無功。因此，在電網或電廠加裝靜止無功補償器，能有效解決無功調節問題。

（4）AVC系統。AVC系統對電廠的控制目標應從單目標轉向多目標，即從電網關心的電廠升壓站母線電壓變為廠網雙方都關心的節點電壓（升壓站母線電壓、機端電壓以及廠用電壓等）；AVC子站的安全閉鎖條件上限可以適當下調，給電廠的無功調整一定的安全裕度。

4.2 遠離負荷中心電廠的對策

對于遠離負荷中心的電廠，為解決在AVC系統控制下廠用電壓長期偏低的隱患，可以考慮如下措施：

（1）調整電廠的變壓器分接頭。但注意事項應和“負荷中心附近電廠的對策”上的相反，即AVC子站的廠用母線電壓高限定值應適度降低（如 6kV電壓等級整定值上限不宜設定為6.6kV）。

（2）加裝電抗器。在輸電線路上串聯電抗器，是常用的應對長線路電容電流過剩的辦法。

（3）加裝電容器。在廠用母線上并聯電容器，可以補償適量的無功以提高母線電壓。

（4）加裝靜止無功補償器。

（5）AVC系統。AVC系統的控制目標應從單目標轉向多目標；AVC子站的安全閉鎖條件下限可以適當上調。無拉線、透明紙皺、條盒翹邊、錯牌號、噴碼漏噴、模糊、缺字、移位等多種質量缺陷的條包煙，對不合格條包煙進行剔除。經過三個月的運行，十分穩定，保證了產品質量，取得明顯的間接效益。

[1]張廣軍.機器視覺 [M].北京∶科學出版社,2005.

[2]孫即祥.圖像分析 [M].北京∶冶金工業出版社,2005∶124-178

[3]趙朝陽,史麗萍.基于PLC的變電站監控自動化的研究與實現[J].電氣應用,2006,25(6)∶46-48.

[4]高潮.基于機器視覺的裂紋缺陷檢測技術 [J].航空精密制造技術,2007,10(5)∶23-25.

[5]Sapera++ Programmer’s Manual 5.0.

[6]Sapera Processing Programmer’s Manual 5.30.