火電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制探討

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的用電量呈不斷增長趨勢(shì)，為了保證人們的正常生活生產(chǎn)用電，火電廠必須加快生產(chǎn)步伐。但是，火電廠在生產(chǎn)運(yùn)營過程中一定要確保電網(wǎng)電壓安全、優(yōu)質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，所以設(shè)計(jì)出一套自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)優(yōu)化方案就顯得非常必要了。本文將結(jié)合當(dāng)前火電廠生產(chǎn)運(yùn)營的實(shí)際情況，對(duì)火電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的相關(guān)問題進(jìn)行探討，并提出了自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，希望能夠?qū)窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火電廠；自動(dòng)電壓；控制系統(tǒng)；優(yōu)化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.167

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了我國電力事業(yè)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)已經(jīng)由原先的規(guī)模小、電壓低、距離短的時(shí)代步入了大電網(wǎng)、超高壓、距離遠(yuǎn)的時(shí)代，這大大促進(jìn)了我國電力事業(yè)的發(fā)展，給人們?nèi)粘５纳钣秒妿砹俗畲蟊ＷC。然而，電力系統(tǒng)的快速發(fā)展也在一定程度上威脅這電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，而影響穩(wěn)定的重要因素就是自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制。因此，本文對(duì)火電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制研究是非常有實(shí)際意義的。

1 火電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖方案設(shè)計(jì)

火電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的硬件整體框架包含多部分，其中重要部分有遠(yuǎn)動(dòng)終端，簡稱RTU；無功分配或者廠級(jí)負(fù)荷，簡稱AGVS；勵(lì)磁機(jī)以及連接這些設(shè)備的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；主站服務(wù)器、機(jī)組分散控制系統(tǒng)的歷史站，簡稱DCS等[1]。當(dāng)前，我國的大部分火電廠投入使用的AGC系統(tǒng)，前文所提到的硬件全部配置完畢，可能部分火電站只需要增加部分軟硬件完成自動(dòng)電壓（AVC）功能。

1.2 軟件系統(tǒng)的建設(shè)方案設(shè)計(jì)

主站系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分主要分為兩部分，一是火電廠側(cè)自動(dòng)電壓（AVC）控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)用環(huán)境，二是火電廠側(cè)自動(dòng)電壓（AVC）控制系統(tǒng)的具體模板設(shè)計(jì)部分[2]。完整的系統(tǒng)控制軟件需要在原有的負(fù)荷分配軟件內(nèi)融合自動(dòng)電壓（AVC）軟件，并且在邏輯處理軟件部分應(yīng)當(dāng)包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：自適應(yīng)全廠無功計(jì)算、等功率因數(shù)無功分配、等功率因數(shù)無功分配、無功容量分配計(jì)算以及設(shè)定值形成與保護(hù)邏輯控制等軟件子模塊。

2 火電廠自動(dòng)電壓系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的對(duì)策

2.1 全廠無功調(diào)整自適應(yīng)計(jì)算

火電廠需要借助發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓控制的目的，但是在實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的過程中，需要注意的是，發(fā)電機(jī)電壓和高壓母線電壓二者之間并不存在線性關(guān)系。因此，有關(guān)工作人員在對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，應(yīng)該使用串級(jí)調(diào)節(jié)、逐次逼近等方式，簡單來說，其實(shí)就是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)，自適應(yīng)PID控制器通過各機(jī)組的無功出力對(duì)母線電壓實(shí)現(xiàn)大閉環(huán)調(diào)節(jié)[3]。

在實(shí)際的工作操作過程中，工作人員需要依照調(diào)度下發(fā)的機(jī)組運(yùn)行狀況以及母線目標(biāo)電壓指令，應(yīng)用自學(xué)習(xí)方式對(duì)系統(tǒng)阻抗執(zhí)行動(dòng)態(tài)識(shí)別，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算的時(shí)候必須要注入高壓母線的總無功總量。通過既定分配算法在各機(jī)組之間實(shí)現(xiàn)無功分配，對(duì)機(jī)組的無功出力進(jìn)行調(diào)整，或者調(diào)節(jié)機(jī)組的機(jī)端電壓，從而能夠使得高壓母線的電壓可以向系統(tǒng)給定的數(shù)值靠近。在計(jì)算的期間，工作人員一定要將機(jī)組的各種約束和限制條件考慮進(jìn)去，構(gòu)建出圖1所示的控制框架。

2.2 各機(jī)組之間無功分配計(jì)算方法

工作人員在對(duì)各機(jī)組進(jìn)行無功分配的時(shí)候，必須將各個(gè)機(jī)組機(jī)端電壓控制在安全極限內(nèi)運(yùn)行，并且遵循同步變化、相似度保持的原則，即盡可能實(shí)現(xiàn)同步變化，保持相似的調(diào)控裕度。如果機(jī)組不參與自動(dòng)電壓（AVC）分配，那么自動(dòng)電壓（AVC）分配值跟蹤機(jī)組無功實(shí)發(fā)值，此分配不參與該機(jī)組的無功調(diào)節(jié)。

各機(jī)組在執(zhí)行無功分配的時(shí)候，需要考慮到兩種分配計(jì)算法，一種是以無功容量比例系數(shù)為基礎(chǔ)的全廠無功同操分配法，另一種是以等功率因數(shù)為基礎(chǔ)的全廠無功同操分配法。當(dāng)前，絕大部分的火電廠自動(dòng)電壓（AVC）的無功分配僅僅是等功率因素，也有的是等無功容量分配，這種無功分配的模式，未能夠?yàn)榛痣姀S工作人員提供一個(gè)機(jī)組間無功內(nèi)部調(diào)整的機(jī)會(huì)。所以，本文所提到的兩種分配方案都是基于全廠無功同操分配法。所謂無操同功分配法，也被業(yè)界人士稱為偏置調(diào)節(jié)，指的是火電廠工作人員對(duì)運(yùn)行中的一臺(tái)機(jī)組的無功分配指令進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，剩余的機(jī)組需要依照分配算法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，確保各機(jī)組在調(diào)整之后無功目標(biāo)一致。該方法為火電廠機(jī)組工作人員提供了一個(gè)更加自主和高效的無功分配方案。

3 結(jié)語

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展時(shí)期，電力系統(tǒng)也進(jìn)入了高速發(fā)展階段階段。雖然我國的電力系統(tǒng)取得了顯著的進(jìn)步，但是必須要注意的威脅電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的因素仍然存在。基于此，本文設(shè)計(jì)的母線電壓自動(dòng)調(diào)制方案是在已有的AGC負(fù)荷分配系統(tǒng)平臺(tái)擴(kuò)展實(shí)施，通過設(shè)備利用率的不斷提高，最大限度地減少了現(xiàn)場(chǎng)軟硬件設(shè)備的數(shù)量，該設(shè)計(jì)如果應(yīng)用到火電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)過程中，將會(huì)使得自動(dòng)電壓控制水平更進(jìn)一步，同時(shí)也保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]周宇華，翟偉翔，馬平.火電廠自動(dòng)電壓控制（AVC）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，14（09）：128-132.

[2]翟偉翔，周宇華，蘇適等.火電廠廠級(jí)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)研制[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014，11（07）：130-134.

[3]張繼芬，危劍鳴，林章歲.電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制在大型火電廠的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2015，23（01）：60-65.

作者簡介：崔理（1989-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，本科，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。