自動電壓控制AVC系統的配置及控制策略

郭曉平

(南海發電一廠有限公司，廣東 佛山 528211)

0 引言

近年來，電力系統為提高電能質量，特別是為了改善用戶的用電電壓水平，做了大量的工作，進行了大量的投資。AVC，即發電廠無功電壓遠方自動控制，是通過中調對各發電廠發電機組的無功功率進行遠方控制，提高各發電廠高壓母線的電壓水平，從而達到提高本地區供電電壓水平，改善地區電網電能質量的目的。

由于電力系統的快速發展，電網的電壓等級不斷提高；同時因新建發電廠的投產，發電廠的密度不斷增大，系統內各發電廠之間的電氣距離越來越小，使通過調節個別機組或個別發電廠的無功出力來改善系統及地區的電壓水平變得十分困難，甚至使用單個發電機組或單電廠已不能有效控制系統的電壓。如某地區的幾個大型火電廠中，在部分時段一個廠無功進相至功率范圍的極限時，地區的電壓仍然偏高，只有在中調統一調度下，同時改變多臺發電機組(或多個發電廠)的無功出力，才能使系統及地區的電壓處在一個較好的水平。AVC為中調地區電壓水平的調節發揮了越來越重要的作用，是目前國際上公認的最先進的電壓控制系統。因此，在電網中推行AVC勢在必行。

1 項目概述

1.1 項目現狀

目前某電廠1～4號機組的AVC子站都采用同一臺D200裝置來進行調節。其中1，2號機組為1期，這2臺機組具有I，II母的公共母線；3，4號機組為2期，這2臺機組沒有公共母線，直接通過新竹甲、乙線出線，為發變線出線。

鑒于現場4臺機組實際運行工況較為復雜，存在不同的接線方式，根據前期與廣東中調AVC主站溝通的情況，1期的1，2號機組以I，II母電壓作參考來進行母線電壓模式調節，2期的3，4號機組以采集機組主變高壓側電壓作參考來進行母線電壓模式調節。

1.2 自動電壓控制AVC配置現狀

該電廠2期己采用上海惠安系統控制有限公司(以下簡稱惠安公司)生產的RTU+AVC一體化裝置；1期AVC通過2期RTU拓展相關的I/O模塊來進行控制。具體描述如下。

(1)1期AVC的實現方法是在惠安公司生產的RTU+AVC一體化裝置基礎上，通過在HDLC上增加D20C板負責采集和上送機組定子、轉子電流，廠用母線電壓，發電機機端電壓等信息，控制模塊進行1，2號機組的AVC增減磁調節。

(2)2期使用惠安公司RTU+AVC一體化系統。該系統是在D200主控模塊中直接加載AVC程序，在完成遠動功能的同時接收中調(或當地)下達的發電廠高壓母線電壓控制目標。在充分考慮各種約束條件并經過分析計算后，估測出全廠總無功出力需求，再合理分配給3，4號機組，并將該無功目標轉換成相應的脈沖至控制輸出模塊。由UC630模塊作為AVC控制執行裝置來完成自適應跟蹤調整，協調控制每臺發電機的無功，進而實現對高壓母線的控制。同時，配合EMS主站或區域無功系統設備實現對電網的無功優化，從而顯著減少線損，提高電能質量。通過AVC當地后臺能方便地監視AVC系統的運行工況、母線電壓、發電機機端電壓/有功功率/無功功率/電流、開關狀態、設備運行狀態、與其他設備的通信狀態，并能對一些關鍵狀態進行監視，完成系統管理和參數設置功能。

1，2期RTU+AVC一體化裝置如圖1所示。

2 AVC實施方案

2.1 方案配置

根據惠安公司實際工程經驗和電廠的實際情況，以及系統建模和控制原則，充分利用電廠2期現有的D200一體化設備, 結合惠安公司AVC系統的特點，盡量利用原有設備和接線，對該電廠1期進行改造，增加惠安公司PowerAVC3000系統完成AVC全面控制。

惠安公司Power AVC3000系統由雙D200上位機、對應每臺機組設置下位機和當地后臺構成。下位機負責采集AVC調節所需的機組信息并執行AVC控制調節，后臺供運行人員進行信息監視、統計、參數設定、改變調節方式等。該AVC系統還可利用其強大的通信能力和數據處理能力替代電廠遠動主機。

2.2 后臺管理機

后臺管理機為電廠2期配置1臺后臺管理機(工控機)，通過串口使用IEC870-5-101規約與相應的AVC上位機D200組網通訊。該后臺管理機主要顯示廠內的一些AVC系統模擬量和狀態量，并可對一些系統的基本參數、工作模式、每臺機組的保護參數進行設置。在本地方式下，AVC后臺管理機可按日負荷曲線控制各機組出力，也可按電壓/無功目標值曲線自動控制系統電壓。

3 AVC控制策略

鑒于該電廠1，2期高壓母線的實際情況，為了做到對機組的無功統籌調節，可將電廠2期看作可協調控制的一個大電廠。AVC系統形成的控制方式及相應策略如下。

3.1 控制實施過程

該電廠1，2號機組共同使用一臺上位機，接收主站下發的I，II母母線電壓目標或者單機無功目標，嚴格按照高壓母線電壓控制目標，在充分考慮各種約束條件并經過分析計算后，估測出1，2號機組的總無功出力需求，再合理分配給1，2號機組。

該電廠3，4號機組共同使用一臺上位機，以目前現場2臺機組的結構，即處于母線分裂運行狀態，此時調度需同時下發2個主變高壓側電壓目標值或單機無功目標，上位機在充分考慮各種約束條件并經過分析計算后，分別估測出3，4號機組的無功出力需求，并下發給相應的下位機。

3.2 計劃曲線下發模式及運行方式

3.2.1 計劃曲線

計劃曲線的下發采用同一個網絡端口與主站通訊，下發的曲線通過10.75.26.197/198(子站的A/B機IP)的IP進行下發。

(1)1，2號機組共用一組曲線，即6701H首址為當天上限曲線的起始點，6822H為當天下限曲線的起始點；6943H為第2天上限曲線的起始點，6A64H為第2天下限曲線的起始點。

圖1 1，2期RTU+AVC一體化裝置示意

(2)3，4號機組共用一組曲線，即6B85H為當天上限曲線的起始點，6C6AH為當天下限曲線的起始點；6DC7H為第2天上限曲線的起始點，6EE8H為第2天下限曲線的起始點。

3.2.2 運行方式

在遠方母線模式時，調度同時下發3個母線電壓目標值，分別為“Ⅰ，Ⅱ母電壓目標值”、“3號機主變高壓側目標值”、“4號機主變高壓側目標值”；子站AVC裝置會分別對3組母線目標進行計算，并分配無功目標到相應的機組。

在本地母線模式時，子站AVC裝置分別接收調度下發的2組母線計劃曲線，當處在本地運行時，子站會根據2組曲線對相應的母線進行跟蹤調節。

1，2號機組采用一臺上位機，3，4號機組采用一臺上位機；2臺上位機分別上送一組“AVC系統當地/遠方切換信號、是否單機模式、AVC子站投入/退出功能、AVC通訊異常”信號。

4 結束語

該電廠AVC實現了冗余結構，做到了上位機的一主一備。任何一臺D200裝置故障均不會對AVC的正常運行造成影響，提高了AVC系統的安全性和可靠性。任何時刻都只有一臺主上位機D200裝置根據調度下發的母線電壓目標值計算全廠總無功，并按照指定的原則在機組之間合理地分配無功，直接對下位機下發控制目標，實現了整個電廠電壓的統籌調節，保證了數據和計算結果的一致性。根據刀閘信號自動識別電廠的運行方式，可在不同的運行方式下自動實現電廠1，2期電壓的調節。

1 劉 峰．AVC實用化探討[J]．電氣應用，2007(10).

2 戴 彥．自動電壓控制(AVC)系統控制策略的比較和研究[J]．華東電力，2008(1).

3 黃 華，高宗和，戴則梅，等．基于控制模式的控制電網 AVC系統設計及應用[J]．電力系統自動化，2005(15).