郭曉平

(南海發(fā)電一廠有限公司，廣東 佛山 528211)

0 引言

近年來，電力系統(tǒng)為提高電能質(zhì)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(jìn)行了大量的投資。AVC，即發(fā)電廠無功電壓遠(yuǎn)方自動控制，是通過中調(diào)對各發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，提高各發(fā)電廠高壓母線的電壓水平，從而達(dá)到提高本地區(qū)供電電壓水平，改善地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。

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

1 項目概述

1.1 項目現(xiàn)狀

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

鑒于現(xiàn)場4臺機(jī)組實際運行工況較為復(fù)雜，存在不同的接線方式，根據(jù)前期與廣東中調(diào)AVC主站溝通的情況，1期的1，2號機(jī)組以I，II母電壓作參考來進(jìn)行母線電壓模式調(diào)節(jié)，2期的3，4號機(jī)組以采集機(jī)組主變高壓側(cè)電壓作參考來進(jìn)行母線電壓模式調(diào)節(jié)。

1.2 自動電壓控制AVC配置現(xiàn)狀

該電廠2期己采用上?；莅蚕到y(tǒng)控制有限公司(以下簡稱惠安公司)生產(chǎn)的RTU+AVC一體化裝置；1期AVC通過2期RTU拓展相關(guān)的I/O模塊來進(jìn)行控制。具體描述如下。

(1)1期AVC的實現(xiàn)方法是在惠安公司生產(chǎn)的RTU+AVC一體化裝置基礎(chǔ)上，通過在HDLC上增加D20C板負(fù)責(zé)采集和上送機(jī)組定子、轉(zhuǎn)子電流，廠用母線電壓，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓等信息，控制模塊進(jìn)行1，2號機(jī)組的AVC增減磁調(diào)節(jié)。

(2)2期使用惠安公司RTU+AVC一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在D200主控模塊中直接加載AVC程序，在完成遠(yuǎn)動功能的同時接收中調(diào)(或當(dāng)?shù)?下達(dá)的發(fā)電廠高壓母線電壓控制目標(biāo)。在充分考慮各種約束條件并經(jīng)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(jī)組，并將該無功目標(biāo)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖至控制輸出模塊。由UC630模塊作為AVC控制執(zhí)行裝置來完成自適應(yīng)跟蹤調(diào)整，協(xié)調(diào)控制每臺發(fā)電機(jī)的無功，進(jìn)而實現(xiàn)對高壓母線的控制。同時，配合EMS主站或區(qū)域無功系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功優(yōu)化，從而顯著減少線損，提高電能質(zhì)量。通過AVC當(dāng)?shù)睾笈_能方便地監(jiān)視AVC系統(tǒng)的運行工況、母線電壓、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓/有功功率/無功功率/電流、開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)、與其他設(shè)備的通信狀態(tài)，并能對一些關(guān)鍵狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，完成系統(tǒng)管理和參數(shù)設(shè)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(jù)惠安公司實際工程經(jīng)驗和電廠的實際情況，以及系統(tǒng)建模和控制原則，充分利用電廠2期現(xiàn)有的D200一體化設(shè)備, 結(jié)合惠安公司AVC系統(tǒng)的特點，盡量利用原有設(shè)備和接線，對該電廠1期進(jìn)行改造，增加惠安公司PowerAVC3000系統(tǒng)完成AVC全面控制。

惠安公司Power AVC3000系統(tǒng)由雙D200上位機(jī)、對應(yīng)每臺機(jī)組設(shè)置下位機(jī)和當(dāng)?shù)睾笈_構(gòu)成。下位機(jī)負(fù)責(zé)采集AVC調(diào)節(jié)所需的機(jī)組信息并執(zhí)行AVC控制調(diào)節(jié)，后臺供運行人員進(jìn)行信息監(jiān)視、統(tǒng)計、參數(shù)設(shè)定、改變調(diào)節(jié)方式等。該AVC系統(tǒng)還可利用其強(qiáng)大的通信能力和數(shù)據(jù)處理能力替代電廠遠(yuǎn)動主機(jī)。

2.2 后臺管理機(jī)

后臺管理機(jī)為電廠2期配置1臺后臺管理機(jī)(工控機(jī))，通過串口使用IEC870-5-101規(guī)約與相應(yīng)的AVC上位機(jī)D200組網(wǎng)通訊。該后臺管理機(jī)主要顯示廠內(nèi)的一些AVC系統(tǒng)模擬量和狀態(tài)量，并可對一些系統(tǒng)的基本參數(shù)、工作模式、每臺機(jī)組的保護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在本地方式下，AVC后臺管理機(jī)可按日負(fù)荷曲線控制各機(jī)組出力，也可按電壓/無功目標(biāo)值曲線自動控制系統(tǒng)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(jī)組的無功統(tǒng)籌調(diào)節(jié)，可將電廠2期看作可協(xié)調(diào)控制的一個大電廠。AVC系統(tǒng)形成的控制方式及相應(yīng)策略如下。

3.1 控制實施過程

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

該電廠3，4號機(jī)組共同使用一臺上位機(jī)，以目前現(xiàn)場2臺機(jī)組的結(jié)構(gòu)，即處于母線分裂運行狀態(tài)，此時調(diào)度需同時下發(fā)2個主變高壓側(cè)電壓目標(biāo)值或單機(jī)無功目標(biāo)，上位機(jī)在充分考慮各種約束條件并經(jīng)過分析計算后，分別估測出3，4號機(jī)組的無功出力需求，并下發(fā)給相應(yīng)的下位機(jī)。

3.2 計劃曲線下發(fā)模式及運行方式

3.2.1 計劃曲線

計劃曲線的下發(fā)采用同一個網(wǎng)絡(luò)端口與主站通訊，下發(fā)的曲線通過10.75.26.197/198(子站的A/B機(jī)IP)的IP進(jìn)行下發(fā)。

(1)1，2號機(jī)組共用一組曲線，即6701H首址為當(dāng)天上限曲線的起始點，6822H為當(dāng)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(jī)組共用一組曲線，即6B85H為當(dāng)天上限曲線的起始點，6C6AH為當(dāng)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(yuǎn)方母線模式時，調(diào)度同時下發(fā)3個母線電壓目標(biāo)值，分別為“Ⅰ，Ⅱ母電壓目標(biāo)值”、“3號機(jī)主變高壓側(cè)目標(biāo)值”、“4號機(jī)主變高壓側(cè)目標(biāo)值”；子站AVC裝置會分別對3組母線目標(biāo)進(jìn)行計算，并分配無功目標(biāo)到相應(yīng)的機(jī)組。

在本地母線模式時，子站AVC裝置分別接收調(diào)度下發(fā)的2組母線計劃曲線，當(dāng)處在本地運行時，子站會根據(jù)2組曲線對相應(yīng)的母線進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)。

1，2號機(jī)組采用一臺上位機(jī)，3，4號機(jī)組采用一臺上位機(jī)；2臺上位機(jī)分別上送一組“AVC系統(tǒng)當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方切換信號、是否單機(jī)模式、AVC子站投入/退出功能、AVC通訊異?！毙盘?。

4 結(jié)束語

該電廠AVC實現(xiàn)了冗余結(jié)構(gòu)，做到了上位機(jī)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(tǒng)的安全性和可靠性。任何時刻都只有一臺主上位機(jī)D200裝置根據(jù)調(diào)度下發(fā)的母線電壓目標(biāo)值計算全廠總無功，并按照指定的原則在機(jī)組之間合理地分配無功，直接對下位機(jī)下發(fā)控制目標(biāo)，實現(xiàn)了整個電廠電壓的統(tǒng)籌調(diào)節(jié)，保證了數(shù)據(jù)和計算結(jié)果的一致性。根據(jù)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(xiàn)電廠1，2期電壓的調(diào)節(jié)。

1 劉 峰．AVC實用化探討[J]．電氣應(yīng)用，2007(10).

2 戴 彥．自動電壓控制(AVC)系統(tǒng)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(wǎng) AVC系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[J]．電力系統(tǒng)自動化，2005(15).