水電廠監控系統AVC遠方控制功能的優化及應用

摘 要各大水電廠利用全網自動電壓控制系統AVC，不僅可以保證電網的安全穩定運行，還可以保障電壓質量和減少網損，又可以減輕運行維護人員的勞動強度，所以目前國內多個調度中心都以建立了實時電網自動控制AVC系統。基于此，本文對AVC基本原理，水電廠監控系統AVC遠方控制功能的優化及應用進行了重點的探析。

各大水電廠利用全網自動電壓控制系統AVC，不僅可以保證電網的安全穩定運行，還可以保障電壓質量和減少網損，又可以減輕運行維護人員的勞動強度，所以目前國內多個調度中心都以建立了實時電網自動控制AVC系統。基于此，本文對AVC基本原理，水電廠監控系統AVC遠方控制功能的優化及應用進行了重點的探析。

【關鍵詞】水電廠 AVC 控制系統 應用

為了達到以上高水準的自動化控制水平，大量的水電廠利用自身資源開發或者直接引進了自動電壓控制（Automatic Voltage control-AVC），也就是我們俗稱的AVC，AVC技術重點作用在水電廠的無功電壓上，實現對無功電壓的監視和管理。在保保障水電廠能安全穩定運行的前提下，打造水電廠AVC控制體系，對全面提升水電廠的安全、有效運行的能力，具有十分重要的作用。

1 水電廠AVC的基本原理及其控制策略

1.1 基本原理

電廠發動機的無功出力和極端電壓都受到勵磁電流的直接影響，一旦勵磁電流出現變化，發電機無功出力和機端電壓均出現或增或減的情況，同時通過主變壓器還會影響到高壓側的母線電壓在水電廠的發電過程中，水電廠AVC會根據控制中心主站端AVC控制指令或是本地設定的電壓曲線，通過變動勵磁調節器（AVR）的電壓設定值實現對勵磁電流的控制.進而實現對電壓無功的自動控制。

1.2 控制策略

1.2.1控制目標

AVC指的是按照預定條件與要求實現對水電廠的母線電壓或是全電廠的無功功率的自動控制，從而達到提高電壓質量的目的的技術。AVC應在確保機組妥全運行的前提下，為系統提供能夠充分利用的無功功率，降低電廠功率的損耗。

1.2.2 AVC的分配策略

AVC分配策略主要包括以下幾種：按無功容量成比例的原則；按實發有功比例的原則；不參加AVC機組，AVC分配值跟蹤實發值；母線電壓和給定電壓值在電壓死區之內，AVC分配值跟蹤實發值.

機組AVC功能的投入表明該機組參加到AVC中，AVC程序會對其進行負荷的分配；機組AVC功能退出則表明該機組并未參加到AVC中，AVC程序不會對其進行負荷的分配.全廠AVC功能可以人工投入或是退出，若是無機組參加到AVC之中，則全廠AVC將自動退出全廠AVC投入表明將機組負荷分配的功能啟動；全廠AVC退出表明不啟動機組負荷的分配功能、

當全廠AVC功能投入，以下閉鎖條件中的任一被破壞，則該機組AVC退出、報警。

2 AVC遠方控制功能的應用

AVC在我國水電廠中的運用并不是一撮而就的，伴隨著我國自動化、智能化水平的進步，AVC技術最早可以追溯到我國的福建的水電廠，當時福建地區的水電廠使用的AVC技術，其實質是建立在著名的RWE公司的兩級控制模式上，利用最先進的控制策略來實現直接對下面各個子水電廠站的間接控制，以上控制模式雖然優點比較的顯著，但缺點也是比較的明顯，比如缺乏必要的二級控制層等。雖然有一些缺陷，但是AVC遠方自動控制技術已經給水電廠的高效率、高質量的運行提供了必要的保障。

而在我國的另外的一些地區，比如江蘇泰州供電局研發出來的無功電網電壓優化控制策略，它就是以實現網損最小化和以約束各節點電壓使之合格這兩點為目標，通過分析接收到的來自SCADA的及時數據，并對這些數據進行最優化的處理，使之變成一些關鍵的指令，比如變壓器檔位的調節以及無功補償裝置控制等命令，從而實現了對整個市區內的電網無功優化運行的控制。

目前來看，AVC技術在我國眾多的水電廠中幾乎實現了全覆蓋。但是我們應該意識到，一個完整的 AVC 系統是一項復雜而龐大的系統工程，其復雜程度遠大于AGC系統，因此，其良好的應用仍然需要各部門的緊密協作。

3 關于AVC控制功能的具體優化

存在AVC在水電廠取得了極為成功的應用，但并不是代表其一點問題都沒有，AVC仍然有許多其自身的局限性，其部分功能仍然有待優化。由于其存在的問題較多，這里列舉幾個比較有代表性的加以闡述和優化。

3.1 調差特性問題

由具有代表性的發電機外特性曲線可知，有功變化必然會造成機組無功的變化，而AVC主要是通過對機組無功的調整來實現高壓母線的控制。一般而言，水電廠主要承擔著電網調頻、調峰的任務，使得有功負荷的變化比較頻繁，同時勵磁調節器的調差特性使得勵磁無功閉環調節模式之下的機組實發無功和無功給定間出現一定的偏差，最終導致AVC出現頻繁的計算和調節。所以，在投入AVC，勵磁無功閉環模式之下，應設置好適宜的機組無功調節的死區。

3.2 機組振動區問題

水輪發電機機組跨越振動區時會導致機組無功出現大幅的波動，這是無功在并網機組間的重新分配，不會導致全廠總無功出現波動。但是一旦AVC投入，無功波動超過AVC的動作死區值，AVC重新分配無功，加上跨振動區時機組的有功變化導致無功出現變化，高壓母線的電壓十分容易出現不穩定。

3.3 無功協調的問題

由于部分的機組并沒有參與到AVC控制，需要運行人員對其進行人工監視和控制，容易和AVC控制機組產生無功協調的問題。一旦AVC控制和手控機組之間的無功難以協調，可能會出現無法調整母線電壓的不正常現象，甚至造成母線電壓波動的現象。因此，為了防止此類問題的出現，比較合理的模式應是并網機組同時退出過時投入AVC控制，不允許出現部分投入AVC控制的現象

4 結束語

綜上所述，水電廠在使用了AVC系統后，可以最大化無功資源的利用效率，實現電壓綜合控制能力的全方位的提升，真正實現了電網無功電壓管理向更加自動化、智能化的方向前行，目前來看，取得的效果也是十分的明顯的。在更加強調自動化，以及遠程控制的21世紀的今天，我們要進一步完善AVC系統的管理，始終如一的高效率，高強度的做好AVC系統的維護工作，完善AVC系統的基礎數據的采集工作，保障每一類數據采集的正確性，為水電廠調度應用軟件的長時間的正常工作打下牢固的基礎。

參考文獻

[1]陳伏高，朱凱鷹. 蓮花水電廠AVC系統設計與實現[J].智慧工廠，2016（07）：85-87.

[2]蔡亮.論水電廠AVC運行需注意的問題[J].通訊世界，2014（14）：47-48.

作者簡介

白石（1987-），男，吉林省白城市人。大學本科學歷。現為云南華電金沙江中游水電開發有限公司助理工程師。主要研究方向為電氣工程及其自動化。

作者單位

云南華電金沙江中游水電開發有限公司 云南省昆明市 650228