淺談電廠自動電壓控制系統

苗家瑞

摘 要：隨著人們經濟水平和物質文化生活的發展，對于電力的需求也在不斷地增大，目前的電廠建設中，已經開始出現應用大功率的發電機組，并以此為基礎建立的超高壓電網。在這種電網的運行中，由于電壓與損耗之間的復雜關系，因此也要對電壓進行有效管理，以此來降低電網運行中產生的不必要能耗，提高對能源的利用率，同時降低運營成本。電廠自動電壓控制系統是近年來出現的一種對電壓能夠有效控制的自動控制系統，在具有對電壓進行合理調配控制的基礎上還能夠對電路中發生的變化進行快速控制，極大程度地滿足了現代電網建設當中的需要。

關鍵詞：自動電壓控制系統；電廠建設；無功損耗

自動電壓控制系統（AVC）是現代的電網中較為重要的兩種控制系統之一（另一種為自動控制系統AGC），在電廠與電網的運行中發揮著重要的作用，能夠保障電網的正常運行。目前的電廠自動電壓控制系統，通常來講在電廠的運行中的作用大都是能夠對穩定的電能儲備，并起到增加儲量的作用，還能夠降低電能在電網運行中的各種損耗，對電網電壓的質量提高起到了關鍵的作用。通過電廠自動電壓控制系統在電網的整體運行中發揮的這些作用，對電網安全、效能甚至是人工的簡化，該系統都能夠做出較為出色的工作。

1 傳統電壓管理模式中存在的弊端

1.1 電壓管理模式的意義

在正常的電廠和電網的工作中，在電能的傳輸過程中會發生一定的功率損耗，在電能發生損耗中，根據損耗的形勢也會將損耗分為有功和無功兩種損耗方式，而因為在輸電線路中X遠大于R，因此在線路中發生的無功損耗也就相應的會遠大于線路中發生的有功損耗，因此也就能夠確定出在輸電線路中造成電能電壓損耗的主要形式就是無功損耗。在發電廠以及電網的整個系統中，有功源的部分主要是發電機的部分，若將發電機作為整個電網調整方式的主要應用，那么在通過發電機進行電壓調整時，就會使電網中的電能的符合產生較大的波動，因此，目前的技術手段中，還無法通過發電機來對電網進行調節；電網中無功源則包括了電容器、相位調整設備等部分，除去發電機中的無功源部分，我們可以通過調整對無功部分的位置設置的調整，來達到對電壓的調整目的。

1.2 傳統的電壓管理方式

目前在發電廠中對無功電壓的管理，通常情況下是利用人工調度的方式來進行，通過二十四小時不間斷的人工監視與控制來完成對電廠電壓，在用電高峰或低谷等不同用電情況劃分的時間段中進行的有效控制，這種傳統的管理方式是對之前傳統中的簡單電網進行有效控制的一種手段，但是對著電力設施的不斷完善，電網結構的逐漸復雜，這種傳統的管理模式在現有的電網管理中，已經暴露出了越來越多的問題。

1.3 傳統電壓管理方式的弊端

在傳統的電壓管理方式中由于使用人力調整，離線確定等方式的應用，無疑在簡單的電網中是較為有效的管理方式，但是現代的電網建設中，電網的發展趨勢已經逐漸朝著多端口、復雜化的方向發展，傳統的電壓控制手段中的弊端已經越來越多的暴露在了電壓的控制管理中：

（1）人工控制暴露出的問題。傳統的電壓控制方式中，要求人工對電廠中的相關設備利用監控系統進行全天候的監視與控制，而且主要也是通過人工調整的方式來實現對電壓的管理控制。這種管理方式不僅會受到操作人員素質的影響，同時由于過快的調整電壓，也會給電網負荷造成很大的波動，難以達到精確調整的目的。而且大量高強度的精密工作往往也需要很多的人力來進行，工作的繁重與復雜也不利于操作人員的相關工作進行。而且，利用人工操作，盡管有數據表盤作為數據支持，但是在進行調整的過程中仍然有可能出現人工方面的錯誤而影響到整個電網的工作情況。

（2）離線確定相關的計劃和運作依據不利于電網的工作。傳統的電壓控制方式在相關的控制指導性文件的制定上存在著一定的盲目性，制定文件時主要是通過對用電時段的不同進行劃分和粗略的指導，并不能根據實際來進行對電網中電壓的控制，由于過去用電的各個時段具有鮮明的特征，傳統控制方式能夠較好的勝任這項工作，但是隨著電網的逐漸復雜，用電的情況也在隨之發生變化變得更加復雜，這種工作的方式以及指導方案制定已經明顯不能適應在目前電網中的變化需求，沒有實際的考量是不能夠對電廠的控制工作做出精確指導的。越是在復雜的系統中，越要重視對于反饋的及時處理，這樣才能減少系統中發生故障的幾率，提高運行的安全系數。

（3）處于同一電網下的不同電廠之間，由于相互之間的調節工作通過電網能夠影響到彼此的母線，對于運行中也會造成不必要的損耗，而且傳統的管理中，不同電廠間有時甚至不處于一個系統，受制于電廠運營體制和運營規則，以及通訊方面的限制，一般來說電廠與電廠之間是不能夠根據其中一方的變化，另一方會及時做出調整的，這也就導致了在傳統的電壓管理工作模式中，電廠之間進行無功調節的過程里，不同電廠做出的不同調整在一定的程度上會對彼此的母線造成干擾，在無功調節的工作當中產生難以調和的矛盾，一定程度上加大了電網運營的整體成本，也增加了電網的符合和損耗，而且也在一定程度上增加了運營方面的成本，非常不利于電網的建設和運行。

2 電廠自動電壓控制系統的工作原理、控制方式和其他因素參考

2.1 工作原理

現代的技術當中，自動電壓控制系統是一種能夠直接對地區電網中無功損耗進行優化的較為合理的方式，而自動電壓控制系統的實質是對電網無功部分進行調度控制的在線控制系統。以遠程終端單元為主要指令輸出與輸入形式，并以此構架來實現自動電壓控制系統對電網的控制。通過公式推導出電廠在輸出電能的工作中需要對無功的目標值進行負擔，根據實地參考出的相關的標準制定出自動電壓控制系統控制部分進行分配的相關原則，將實際中能夠對輸電工作產生阻礙的條件進行參考，確定出對電網中整個電廠機組在無功功率方面的分配方案。之后自動電壓控制系統利用電磁信號的方式在先前建立的網絡中，對機組中電壓自動調節器進行控制，使電廠中各機組的無功功率得到自動電壓控制系統的有效控制，并達到最終將有效電壓合理配送的目的。在結構上自動電壓控制系統可以按照圖1的方式進行理解。

2.2 控制方式

把一級電壓控制作為單元控制，控制器作為發電機的調節器，時間通常以毫秒到秒作為控制單位，通常為一個常數，針對這一級別的控制，控制設備能夠保證輸出量值能夠符合電壓變化的需要。一級電壓控制則等于一個給定的值，一般情況下不會改變；把二級電壓控制作為本地控制。時間一般都是控制在秒到分的級別，而且通常為一個常數，控制器作為發電廠的自動調控裝置，主要目的就是為了實現對本地一級設備的協調，進而保證電壓的設定值和需要的值相近，避免控制目標產生偏差，按照順序改變設定值；把三級電壓控制作為全局控制。時間一般都是控制在分到消失級別，而且通常也為一個常數，它能夠實現系統的經濟化、安全化的運行，能夠給各個分廠傳輸準確的電壓調控結果，并下達指令。

2.3 對其他因素的參考

母線電壓在整個電壓系統中具有十分重要的作用，所以必須保證母線電壓的值在一個安全的范圍內，能夠實現電力系統的穩定運行，以及變壓器在一個規定的范圍內運行。要想實現對無功機組的分配，就必須在滿足系統需求的基礎上進行，單獨無功設置應該滿足母線曲線的要求，才能夠進一步保證機組的正常運行。

3 調試

檢查網調側主站系統能否正確獲取電廠側遠程終端單元送來的遙信遙測量；檢查網調側主站系統能否將遙調命令正確及時地發送到電廠側RTU；檢查網調側主站系統采集的遙信遙測與電廠側子站系統采集的遙信遙測是否一致；檢查網調側主站系統能否將遙調命令正確及時地發送到電廠側子站系統。檢查子站系統收到的遙調命令是否與主站系統下發的遙調命令一致；檢查子站系統是否正確執行遙調命令；檢查對應控制母線的電壓調節情況；檢查對應控制發電機的無功出力情況。確保電廠側子站系統能夠正確追隨網調側主站系統的控制命令。

4 結束語

以超高壓電網的大范圍普及為開端，電網的建設以及規模只會朝著大而復雜的方向進行，出于減少能耗，節約能源等方面的考慮，對于電網中的控制工作要更加重視，并且不斷利用新科技來進行完善。電廠自動電壓控制系統是目前對電壓等因素有著較好控制能力的控制系統，在整個系統的工作運轉的改善中起到了相當重要的作用，因此不單單是要對此系統進行簡單的應用，還要在應用當中，順應時代發展的潮流對此系統提出有建設性的意見，不斷完善，并且減少其中處在的不良影響，有效地發揮電廠自動電壓控制系統在電網建設中的重要作用。

參考文獻

[1]李健.自動電壓控制系統（AVC）在發電廠側的應用[J].黑龍江科技信息，2015（26）.

[2]趙江，何洋.自動電壓控制系統在大型電廠中的應用[J].科技視界，2016（23）.

[3]劉欣.自動電壓控制（AVC）系統在電廠的應用[J].工程技術：引文版，2016（3）.