自動電壓控制系統在大型電廠中的應用

趙江+何洋

【摘 要】自動電壓控制系統（AVC）對于提高電網的電能質量，減少電網損耗，實現電網安全、經濟運行有著極為重要的作用。本文詳細介紹了海南昌江核電廠2*660MW機組自動電壓控制系統的實現方案，以及調試過程中故障分析及處理。

【關鍵詞】AVC；無功功率；母線電壓

0 前言

自動電壓控制系統（AVC），是指通過采集電網各項數據，在確保設備安全運行的前提下，根據運行需求，對各發電廠的發電機組的無功功率進行優化控制，調節各發電廠母線電壓，從而達到提高電網運行的穩定性以及改善電能質量的目的。

1 AVC系統基本介紹

1.1 核電廠AVC子站系統配置

海南昌江核電廠220kV 升壓站主接線采用3/2 接線，共2回路進線，分別對應核電廠的2臺650MW核電機組。根據核電站實際情況及海南電網的要求，該電廠AVC 系統按照220kV電壓等級進行AVC 控制，采用的是國電南瑞南京控制系統有限公司開發設計的NSC2700發電廠AVC自動控制系統，裝置與現有系統相對獨立，只通過輸入/輸出接口與外部相聯系。自動電壓控制系統（AVC）由調度、AVC操作終端、AVC主控單元以及多個AVC接口控制裝置、測控裝置組成。

AVC主控單元接收AVC接口控制裝置、西門子測控裝置采集到的發電機組及母線等模擬量信息、反映運行狀態的開關量信息，同時也接收調度或后臺下發的母線電壓值，根據母線電壓的目標值、系統的阻抗以及從NCS測控中采集到的測量值，計算出系統需要發出的無功目標值，然后對母線上的發電機組進行無功合理分配，輸出控制命令傳送至西門子測測控裝置來控制發電機的勵磁系統，進而調節發電機無功出力，使其維持在海南電網電力調度通信中心下達的電壓指令（或無功指令）附近實現電壓無功自動調控，從而達到調節母線電壓的目的。

1.2 實時數據的采集方式

AVC控制系統運行的前提是保持電力系統中的各發電機均運行在額定功率、功率因數、額定電壓、額定電流的范圍內[1]，并保持發電廠高壓母線、廠變低壓側電壓在允許范圍內。因此，在AVC調節系統中必須采集所有參與AVC調節的各機組的有功功率、無功功率、發電機定子電壓、發電機定子電流、發電機轉子電流、6kV各段電壓（比較后選擇最大值）以及高壓母線電壓（正常采集I母線電壓，I母線電壓不正常時，自動切換為II母線電壓）等參數。這些實時數據作為無功調節的閉鎖條件，以防止機組運行在超出機組額定銘牌范圍之外。

NCS2700型無功電壓自動調節裝置共享計算機監控系統（NCS）已采集的實時數據，能與中調接收到的數據保持一致，對考核有利，對發電廠高壓母線電壓控制有利。

1.3 AVC 無功分配原則

無功最優分配是指在確定了母線總無功功率目標值后，如何將此無功功率最優分配給各臺運行機組的方法。

該系統支持4 種分配方式，等功率因數、相似調整裕度、與容量成比例、平均分配[2]。

① 等功率因數：按照各機組的實發有功值分配無功，保證各機組功率因數水平接近。

鑒于核電廠2臺機組的容量以及無功出力極限大致相同， AVC系統的無功分配采用相似調整裕度，根據機組的無功裕量大小進行分配。

1.4 AVC的投退邏輯

核電廠的AVC 子站系統的投退原則為“人工投入、自動退出”，AVC 的投入必須經過運行值班人員的判斷，人為操作投入AVC；AVC系統邏輯有多重閉鎖條件，可以在異常工況下自動退出AVC，同時為保證核電機組的安全運行，運行人員可根據機組實時運行工況，根據需要隨時都退出AVC 系統調節。

AVC 的投入過程：當無勵磁、AVR 及保護等閉鎖AVC 的信息時，且發電機出口斷路器合閘、AVC 自檢正常，運行人員判斷后，操作“全站AVC功能投入/退出”按鈕，置于投入位置，同時根據控制方式不同將“機組AVC投入/退出”（#1、#2 機組）置于投入位置，對應機組才真正參與調節。

AVC 的退出過程：操作“全站AVC功能投入/退出” 按鈕置于退出位置， 或把“機組AVC投入/退出” （#1、#2 機組）置于退出位置（1、2# 機組），實現人為退出AVC；AVC 故障或閉鎖條件滿足時，自動退出AVC。

2 探討與分析

2.1 AVC對時問題

原定實際方案中，AVC裝置沒有配置對時。考慮到若裝置時間存在誤差，可能導致電壓調節曲線偏離省調下達曲線。現場進行技術變更，AVC裝置接入B碼對時，保證實時調節母線電壓。

2.2 增減磁輸出接點變更

為防止增減磁出口繼電器接點粘連，發變組測控屏原設計采用兩個雙位置繼電器的接點串聯輸出，即每個繼電器的兩對觸點先并聯，然后與另一個繼電器串聯。但因測控裝置同一輸出板卡的出口繼電器不允許兩個及以上同時動作，導致兩個雙位置繼電器接點不能同時輸出，增減磁脈沖無法出口。經過廠家建議，目前現場變更為僅通過單繼電器接點輸出。

2.3 增減磁脈沖間隔設置對雙機組聯調的影響

初始增減磁脈沖間隔為30s，脈寬500ms，在雙機組聯調過程中，AVC裝置對雙機組發出的增減磁脈沖不完全同步。以調節母線電壓上升為例：1號機組AVR接收到增磁脈沖（此時2號機組增磁脈沖尚未發出），機組無功上升，母線電壓瞬間上升δU，同一時間，2號機組AVR處于恒壓模式自動調節，無功功率下降，母線電壓下降，最終電壓值不變。考慮到雙機組接受脈沖時間不一致，在30s內誤差較大，且無功功率調節速度太慢（大概8MVar/min，規范中調節速度要求不低于10MVar/min）。修改脈沖間隔為8s，脈寬不變，調節速度提高，AVC能正常調節母線電壓。

3 結論

隨著海南電網的不斷擴大，傳統的人工調節電壓模式已經不能滿足電力用戶對電壓質量及無功功率的需求。海南核電AVC系統子站的投入，加快了海南電網實現全島無功功率閉環控制的進程，具有顯著的經濟效益和社會效益。

【參考文獻】

[1]吳兆文.電廠側avc子站系統的研制[D].

[2]NSC2700發電廠AGC/AVC自動控制系統技術使用說明書[Z].

[責任編輯：許麗