白蓮河抽水蓄能電站AVC控制策略淺析

胡志平，馮鋼聲

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北 羅田 438600）

1 電站AVC系統概況

湖北白蓮河抽水蓄能電站總裝機容量為1 200 MW，由4臺單機300 MW可逆式機組組成。電站AVC根據湖北省調下達或電站操作員根據調度部門要求下發的電壓調節指令，自動調節發電機無功出力與調度需求一致。

電站AVC主要由AVC主站（調度側）、AVC子站、調度數據網3部分組成。AVC主站為電壓目標計算及無功需求分配單元，即調度根據電網的安全、經濟運行優化目標計算各分區中樞接點電壓最優設定值，并將此設定值按一定的調節準則分配下發各具備無功電壓調節能力的電站。AVC子站為無功電壓調節執行單元，即根據調度下達無功或電壓指令，結合機組當前狀態自動分配調節各機組無功輸出，使得中樞接點電壓與最優設定值一致。AVC子站主要由AVC功能單元、AVC現地執行單元、實時信息交互網絡組成。電站AVC功能實現是基于CSCS系統硬件平臺，即AVC功能單元軟件安裝于CSCS系統上位機數據庫服務器中、AVC現地執行單元為CSCS系統機組現地控制單元、實時信息交互網絡為CSCS系統S8000實時信息雙環網。調度數據網為實現電站設備狀態及信息實時上傳調度、接收調度部門下達的實時控制指令的數據通道，是AVC主站和AVC子站信息交互的橋梁，是實現AVC功能的紐帶。電站AVC系統結構示意見圖1所示。

2 電站AVC功能實現方式

2.1 控制權限選擇

白蓮河抽水蓄能電站AVC控制權限具有 “調度” (DISPATCHING)和 “電站” (CENTRALOG)兩種模式。在 “調度”控制模式下，響應調度部門下達的實時控制指令實現AVC調節控制；在 “電站”控制模式下，響應電站控制室操作員下發的實時控制指令實現AVC調節控制。控制權限由電站側運行人員在AVC人機界面中進行手動切換（默認控制權限為 “電站”）。

2.2 調節模式選擇

圖1 白蓮河抽水蓄能電站AVC系統結構示意

白蓮河抽水蓄能電站AVC具有 “電壓”(VOLTAGE)和 “無功”（REACTIVE POWER） 兩種調節模式。電站在 “電壓”模式下，根據調度下達或電站操作員根據調度部門要求電站側下發電壓設定值進行調節；在 “無功”模式下，根據調度下達或電站操作員根據調度部門要求電站側下發無功設定值進行調節（目前湖北省調以下發電壓增量的方式進行遠方調節）。調節模式由電站側運行人員在AVC人機界面中進行手動切換（默認控制方式為“設定值”）。

2.3 無功分配策略

電站機組具有 “單機”（INDIVIDUAL）和“聯合”（JOIN）兩種運行模式。當機組處于 “單機”運行模式下時，不參與電站AVC調節，但當前負荷計入電站AVC負荷總出力；當機組處于 “聯合”運行模式下時，參與電站AVC調節，由所有“聯合”運行模式下的機組平均分配AVC負荷設定值減去 “單機”運行機組負荷后的負荷量。機組運行模式由電站側運行人員在AVC人機界面中進行手動切換（默認運行模式為 “單機”）。

3 AVC功能邊界條件

為確保在電站進行無功電壓調節過程中不影響電網及機組的安全運行，電站在AVC實際調控過程中對以下條件進行約束。

3.1 機組退出AVC功能條件

（1）機組出口開關跳閘。

（2）勵磁調節器自動信號消失或勵磁裝置有故障告警信號。

（3）AVC長時間無調節信號（15分種未收到有效調節指令）。

（4）有機組長時間脫離AVC聯合控制（單機運行持續15分鐘未加入聯合控制）。

（5）通信中斷（子站與主站通信中斷）。

（6）1個調節周期內（2次設定值時間間隔內），若主變高壓側母線電壓量測值（已考慮去干擾措施）與電壓設點值之差超過限值（可人為設定），AVC裝置退出運行。

3.2 AVC閉鎖增、減磁條件

AVC閉鎖增、減磁條件共有9種。

（1）機組無功越上、下限（無功設定越上、下限時，調節至上、下限值）。

（2）機組機端電壓越上、下限（越上限時自動將無功調節上限值閉鎖為當前無功值；越下限時自動將無功調節下限值閉鎖為當前無功值）。

（3）機組機端電流越上、下限（越上限時自動將無功調節上限值閉鎖為當前無功值；越下限時自動將無功調節下限值閉鎖為當前無功值）。

（4）轉子電流越上、下限（越上限時自動將無功調節上限值閉鎖為當前無功值；越下限時自動將無功調節下限值閉鎖為當前無功值）。

（5）500 KV母線電壓越限（自動將無功調節上、下限值閉鎖為當前無功值）；

（6）10 KV廠用電壓越上、下限（越上限時自動將無功調節上限值閉鎖為當前無功值；越下限時自動將無功調節下限值閉鎖為當前無功值）。

（7）機組有功越上、下限（越上限時自動將無功調節上限值閉鎖為當前無功值；越下限時自動將無功調節下限值閉鎖為當前無功值）。

（8）每3秒內主變高壓側母線電壓量測值變化量（最大最小值之差）超過限值（可設定），自動將無功調節上、下限值閉鎖為當前無功值。

（9）系統出現低頻振蕩（監控系統目前無信號采集終端，軟件采用給定低頻振蕩量）時，自動將無功調節上、下限值閉鎖為當前無功值。

4 AVC功能測試程序

4.1 靜態通信測試

測試內容包括調度中心負責核查接收到的白蓮河抽水蓄能電站上送的全廠及各機組的母線電壓、機組總無功、廠用電電壓、機端電壓、機組的無功出力，機組無功調節上下限值，AVC設點值的返回值，站內500 kV系統開關、刀閘、地刀，機組的出口開關、換向刀閘，電站AVC可控狀態量；電站AVC投入狀態量，機組下位機AVC投入狀態，機組增、減磁閉鎖，電站AVC設定值（電壓調節增量）等；改變通信量數值或狀態時，檢查調度中心能否正確、及時收到；檢查接收到的調度中心下發的AVC命令設點值是否與中調下發的一致；對設點命令進行數值改變，檢查電站能否正確、及時收到。

4.2 無功給定值方式測試

無功給定值方式測試是指將具備AVC調節能力的運行機組依次投入 “聯合”控制模式（即將機組運行模式切至 “JOIN”），選擇 AVC調節模式“REACTIVE POWER”，將AVC功能 “可用”激活（即 CONTROL MODE 切至 “AUTOMATIC”），再將AVC控制權限切至 “調度”（即CONTROL LEVEL切至 “DISPATCHING”），電站AVC功能準備就緒，待接收到調度有效負荷調節指令后，即可自行調節無功負荷。

對試驗機組進行無功控制試驗，需對增減無功2個調節方向進行試驗，每次調節目標的修正應根據實際情況緩步調整，調節到相應的閉鎖信號出現為止，并對試驗過程進行記錄。試驗結束后，需將機組的無功調回正常出力值范圍。（在對限制條件進行測試時先放小限制參數，進行閉環測試正常后再恢復到正常限制值）。

4.3 電壓給定方式測試

電壓給定方式測試是將具備AVC調節能力的運行機組依次投入 “聯合”控制模式（即將機組運行模式切至 “JOIN”），選擇AVC調節模式 “VOLTAGE”，將AVC功能 “可用”激活（即CONTROL MODE切至 “AUTOMATIC”），再將AVC控制權限切至 “調度”（即CONTROL LEVEL切至“DISPATCHING”），電站AVC功能準備就緒，待接收到調度有效負荷調節指令后，即可自行調節無功負荷。

對試驗機組進行全廠電壓控制試驗，需對升降電壓兩個調節方向進行試驗，每次調節目標的修正應在允許的最大單次調節步長內，調節到相應的閉鎖信號出現為止，并對試驗過程進行記錄。試驗結束后，需將母線電壓調回正常值范圍。（在對限制條件進行測試時先放小限制參數，進行閉環測試正常后再恢復到正常限制值）。

5 結 語

電站側AVC是確保電網電能質量、維持電網無功平衡、提高電網可靠性和經濟性的有效措施。白蓮河抽水蓄能電站AVC控制策略與湖北省調的聯合測試結果表明電站AVC控制策略可以有效的保證母線電壓與機組無功出力滿足電網要求，同時也能確保機組安全穩定運行。