提高135MW機組AVC子站投入率的探討

許浩明

【摘 要】隨著互聯電網的發展，如何提高電壓質量、保證超高壓電力系統的安全穩定運行，特別重要也極具挑戰性。線路末端的火電機組也應該具備片區電壓調整的相關功能，在保障機組電壓、無功調節能力的提前下，應該著力提高AVC子站的投入率。

【關鍵詞】AVC；投入率；135MW

0 概述

我廠2×135MW燃煤熱電聯產機組，2013年新增了上海惠安公司PowerAVC 3000自動電壓控制系統（下簡稱AVC），子站由UC630上下位機組成，UC630上位機接收到調度AVC主站系統下達的電廠母線目標控制電壓值（或無功指令），則根據目標控制電壓值并通過計算自動得出電廠承擔的總無功出力（或直接接收省調AVC主站系統下達的總無功功率目標值），AVC應用軟件在充分考慮各種約束條件后，將總無功功率合理分配給每臺機組，并通過UC630下位機的專用控制輸出裝置發出增減磁信號給勵磁調節控制系統AVR，實現機組的電壓無功自動控制，由勵磁系統（或經DCS系統）調節機組無功功率，使電廠母線達到目標控制電壓值。

在2013年4—7月AVC子站試運行期間，我廠#2機組自動電壓調節AVC系統多次出現退出運行的現象，每月投入率只有90%—93%左右，不滿足調度中心要求99%的投入率，無法保證AVC系統能夠按照策略完成電壓無功的優化調控。

1 原因分析

通過對試運行期間AVC退出時間的歸類和統計，我們發現AVC自動退出的時間占總退出時間的82.3%，一次、二次設備缺陷退出時間占總退出時間的11.6%，因調節異常人工退出的占總退出時間的3.7%，機組原因人工退出的時間占總退出時間的2.4%，針對以上情況，我們可以把退出原因按功能方式進行劃分：

1.1 AVC定值整理不合理

AVC定值包括了后臺整定參數、系統參數、PQ曲線參數、模擬量雙量測參數和其他參數。通過定義子站在既定有功負荷下無功閉鎖曲線，確保機組無功出力在安全可靠的調節范圍。

通過現場調查發現，我廠AVC定值中機組無功閉鎖曲線參數設置，有功上限值為135MW，但機組實際運行中有功值超過135MW，經向廠家了解確認，當實際運行有功超出設定參數值，軟件無法計算相應閉鎖無功，AVC系統將會退出運行，只有在有功降低至135MW以下，才能由運行人員手動投入AVC調節，對比#1機組定值設定參數，也同樣存在此問題，但由于#1機組負荷不高，運行中有功沒有出現135MW以上的情況。

1.2 AVC裝置電壓、無功測量值異常波動

AVC子站系統采集的模擬量包括了廠變高側母線電壓、無功出力、有功出力、機端電壓、發電機定子電流、轉子電流、廠用電電壓等，其中廠變高側母線電壓、無功出力未重要節點，采用主備雙量測。當主備量測之間存在較大差值時，AVC則判定采樣異常，會自動退出AVC運行。

在對試運行期間#2機組AVC退出時間的統計與對比時，在絕大多數退出時間里，都發現有廠變高側母線電壓、無功出力主備量測差值越高限的告警，不同測量點在同一瞬間均出現較大波動。測量值異常波動，使得AVC雙量測偏差大，同時也會導致測量值瞬時超越限定參數，最終導致AVC退出。

1.3 運行人員響應不及時

在AVC子站自動退出之后，應該由運行人員檢查勵磁調節器、AVC系統、機組各情況，無異常之后再手動投入AVC，但在對試運行期間退出時間的統計上也發現，在機組自動退出，機組、AVC裝置等無異常，而運行人員響應不及時導致AVC不能及時投入，這占AVC總退出時間的30%左右。這也是導致AVC裝置退出時間過長的原因之一。

1.4 一次設備的故障和缺陷處理

在AVC試運行期間，為了驗證AVC的功能與機組勵磁調節系統的配合與調節穩定性，我們在調試期間對定值與勵磁調節性能進行了多次試驗，發現了在機組頻繁調節無功時，發電軸瓦振動也會相應的增大，由于在重要軸瓦上存在著熱控方面的重要保護，所以為了避免發電機異常振動，也配合了機務、熱工專業對軸瓦及其保護進行了消缺處理，這也占AVC退出時間的一部分。

2 制定對策并實施

2.1 修改AVC裝置內部定值

針對AVC在機組滿負荷運行時自動退出的情況，對AVC裝置內部定值重新定義，根據出廠PQ曲線，將原有機組無功第閉鎖曲線有功最大值和機組無功高閉鎖曲線有功最大值由原來的135MW修改至150MW。

AVC子站在檢查相關電氣量約束是否越限時應采取“兩道防線”的方式，第一道防線為各電氣量的閉鎖值，當檢查到電氣量越閉鎖值時，置相應機組的AVC下位機上調節或下調節閉鎖信號為閉鎖狀態，暫停相應方向上的控制，當電氣量恢復到閉鎖值范圍內時，可自動清除閉鎖狀態；第二道防線為電氣量的限制值，限制值范圍包含閉鎖值范圍，當電氣量在限制值范圍內閉鎖值范圍外時，仍屬于正常可接受，當電氣量超過限制值范圍時，如不可進行修正，AVC子站應暫停相應機組的控制，并置相應機組的AVC調節異常信號為異常。如可進行修正，AVC子站可對機組無功設定值或母線電壓設定值進行修正，使得電氣量回到限制值范圍內，具體策略為：全廠電壓控制模式下，首先檢查各機組的無功分配是否符合既定的無功分配策略（如各機組等功率因數分配），并進行相應調整；如仍存在電氣量越限制值，則將變高側母線電壓按兩個調節死區的步長進行反向修正，重新計算各機組的無功設定值，并進行調節，逐步縮小越限量，直至越限電氣量回到限制值范圍內。單機無功控制模式下，按兩個調節死區的步長對機組無功設定值進行反向修正，逐步縮小越限量，直至越限電氣量回到限制值范圍內。修正的設定值需返回中調。具體的電氣量約束如下：

1）變高側母線（節點）電壓約束

2）機組機端電壓約束

3）機組轉子電流約束

4）機組無功約束

5）廠用電母線電壓約束

6）機組有功約束

7）機組機端電流約束

其中，對于機組有功約束與機組機端電流約束不進行修正，僅采用閉鎖策略。

2.2 測量通道和固件的防干擾措施

我廠AVC子站設置在網控室，保護、采樣電纜多，電磁場分布相對復雜，在裝置電纜上的屏蔽，主要是改善其電場分布的措施。屏蔽接地主要采用兩種方式：屏蔽層單端接地和屏蔽層雙端接地。單端接地是在屏蔽電纜的一端將金屬屏蔽層直接接地，另一端不解地或者通過保護接地。在屏蔽層單端接地的情況下，非接地端的金屬屏蔽層對地之間有感應電壓存在，感應電壓與電纜的長度成正比，但屏蔽層無電勢環流通過，單端接地就是利用抑制電勢電位差的達到消除電磁干擾的目的。這種方式適合長度較短的線路。雙端接地是將屏蔽電纜的金屬屏蔽層的兩端均連接接地。在雙端接地的情況下，金屬屏蔽層不會產生感應電壓，但是金屬屏蔽層受干擾刺痛影響將會產生屏蔽環流，如果頭尾電勢不相等，將會在屏蔽層產生較大的電勢環流，會對電纜傳輸的信號產生抵消、衰減的效果。綜上所述，對于我廠AVC子站所采用的電纜連接、變送器等，采用單端接地，且采用接地線徑在4mm2。

此外，上位機的采樣模塊工況不穩定，需要聯系廠家對其固件升級。

2.3 增加AVC自動退出的聲光告警及人員培訓

針對由于人員問題導致AVC不能幾時退出的情況，在DCS操作系統上新增了AVC退出的聲光告警，并聯系專業人員，對運行人員進行了系統的專業技能培訓，提高了綜合素質。

3 結語

通過比對2013年第四季度與試運行期間#2機組AVC投入率和投入時間，已經從原有的平均投入率93%上升至99%左右，避免了調度部門兩個細則的電量考核，產生了一定的經濟效益，更重要的是提高了廠站自動電壓控制水平，降低廠用電和電網損耗，保證了地區電網安全、穩定、經濟、優質運行。

[責任編輯：程龍]