王一+代卓耕

摘 要：本文介紹了電壓無(wú)功自動(dòng)控制裝置（AVC）的基本原理及控制策略，重點(diǎn)分析了AVC在廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司實(shí)際應(yīng)用中所出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決辦法，為同類(lèi)型電廠(chǎng)AVC裝置的運(yùn)行提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)；AVC；電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)控

中圖分類(lèi)號(hào)： TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）28-194-3

1 概述

電壓，是保證供電質(zhì)量最重要的參數(shù)指標(biāo)之一。近年來(lái)，隨著大容量機(jī)組的相繼投產(chǎn)，電網(wǎng)容量急速增長(zhǎng)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，跨地域、大容量的跨網(wǎng)調(diào)度頻繁，使系統(tǒng)電壓的調(diào)控難度越來(lái)越大，為了解決電網(wǎng)面臨的日益突出的無(wú)功電壓管理問(wèn)題，提高供電質(zhì)量，迫切需要建設(shè)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng) （AVC）。

惠州LNG電廠(chǎng)在2008年06月份完成了AVC裝置的安裝、調(diào)試并投入運(yùn)行，是廣東省首家投運(yùn)AVC裝置的電廠(chǎng)。由于沒(méi)有同類(lèi)型電廠(chǎng)AVC裝置的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)作為參考，在A(yíng)VC的安裝、調(diào)試及運(yùn)行期間出現(xiàn)了若干問(wèn)題，在技術(shù)人員攻關(guān)后都得到了很好的解決。

2 電壓無(wú)功自動(dòng)控制的基本原理

2.1 電壓無(wú)功全局控制措施

系統(tǒng)電壓控制主要采用三級(jí)電壓分級(jí)的控制模式，分為一級(jí)電壓控制、二級(jí)電壓控制、三級(jí)電壓控制（如圖1）。其中一級(jí)電壓控制是總領(lǐng)層，控制優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。二級(jí)電壓控制協(xié)調(diào)一級(jí)電壓控制信號(hào)，調(diào)節(jié)升壓站母線(xiàn)電壓及全廠(chǎng)總無(wú)功出力等于設(shè)定值。一旦目標(biāo)發(fā)生偏差，二級(jí)電壓控制器則按照預(yù)定的控制規(guī)律改變?nèi)?jí)電壓控制器的設(shè)定參考值。三級(jí)電壓為單元控制，將二級(jí)電壓控制器的控制信號(hào)輸入單元機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)機(jī)組無(wú)功出力，維持機(jī)端電壓的穩(wěn)定。

2.2 惠州LNG電廠(chǎng)電壓無(wú)功控制措施

惠州LNG電廠(chǎng)電壓無(wú)功自動(dòng)控制系統(tǒng)由主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)共同組成（見(jiàn)圖2），廣東中調(diào)AVC主站下發(fā)母線(xiàn)電壓或全廠(chǎng)總無(wú)功控制指令，電廠(chǎng)子站上位機(jī)接收主站指令，根據(jù)母線(xiàn)電壓控制指標(biāo)估測(cè)出全廠(chǎng)總無(wú)功出力需求，通過(guò)下位機(jī)向各機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出增減磁控制信號(hào)，調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，從而改變機(jī)組無(wú)功出力，達(dá)到電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。

3 AVC裝置在實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問(wèn)題及解決方法

3.1 AVC與AVR之間互為閉鎖

AVC與AVR之間的互鎖即為在A(yíng)VC投入并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)閉鎖人為通過(guò)AVR手動(dòng)調(diào)整機(jī)組勵(lì)磁和無(wú)功出力，而在需要人為手動(dòng)調(diào)整機(jī)組無(wú)功時(shí)又能夠閉鎖AVC的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

在就地裝置上進(jìn)行互鎖。如圖3所示，在A(yíng)VC裝置內(nèi)裝設(shè)了繼電器S1（S2），當(dāng)在DCS上退出AVC時(shí)，繼電器S1（S2）常閉接點(diǎn)保持閉合，常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)。此時(shí)，相當(dāng)于旁通了AVC裝置，人為手動(dòng)增（減）磁指令是直接發(fā)至發(fā)電機(jī)控制柜（GCP），通過(guò)繼電器90R（90L）將指令送到機(jī)組AVR，AVR響應(yīng)指令調(diào)節(jié)機(jī)組電壓和無(wú)功出力。

AVC投入指令發(fā)出后，AVC裝置內(nèi)的繼電器S1（S2）常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，閉鎖TCS指令傳輸回路；同時(shí)，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，打開(kāi)了AVC裝置調(diào)節(jié)指令傳輸回路，這時(shí)AVC裝置接收上級(jí)調(diào)節(jié)指令，通過(guò)發(fā)電機(jī)控制柜（GCP）將指令送至AVR，調(diào)整機(jī)組電壓和無(wú)功出力。

②在控制邏輯上進(jìn)行互鎖

在DCS上發(fā)出“投入AVC”指令后，AVR自動(dòng)正常運(yùn)行、AVC裝置自檢正常、無(wú)增減磁閉鎖信號(hào)等條件滿(mǎn)足后，AVC裝置自動(dòng)投入調(diào)節(jié)。如圖4所示，DCS上增（減）磁指令能夠出口的條件之一就是“AVC投入返回”即AVC裝置退出時(shí)，DCS手動(dòng)發(fā)出的增（減）磁指令能夠出口，AVC裝置處于投入時(shí)，閉鎖DCS手動(dòng)增（減）磁操作。

以上兩個(gè)方面從硬件及軟件上雙重保證了對(duì)機(jī)組增（減）磁的操作只能是AVC自動(dòng)控制或者是DCS手動(dòng)控制二者之一，而不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)同時(shí)參與調(diào)節(jié)從而產(chǎn)生沖突的情況。

3.2 AVC誤調(diào)節(jié)導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)失敗

日本三菱M701F型聯(lián)合循環(huán)機(jī)組使用靜態(tài)變頻裝置（SFC）將發(fā)電機(jī)作為同步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)升速，在燃機(jī)點(diǎn)火并且機(jī)組達(dá)到自持轉(zhuǎn)速后，SFC退出運(yùn)行。在此過(guò)程中，由廠(chǎng)用6kV母線(xiàn)通過(guò)啟動(dòng)變壓器向勵(lì)磁系統(tǒng)供電，機(jī)組并網(wǎng)后，勵(lì)磁系統(tǒng)轉(zhuǎn)為由發(fā)電機(jī)出口的勵(lì)磁變供電。

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到3.4kV后，勵(lì)磁系統(tǒng)的控制模式轉(zhuǎn)為“恒電壓模式”，維持機(jī)端電壓恒定。AVC裝置投運(yùn)后，由于其投入條件在SFC拖動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)的過(guò)程中就已經(jīng)滿(mǎn)足，AVC裝置自動(dòng)投入，此時(shí)恰逢220kV母線(xiàn)電壓偏離中調(diào)下發(fā)的母線(xiàn)電壓控制指標(biāo)，AVC裝置發(fā)調(diào)節(jié)信號(hào)給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，破壞了“恒電壓控制模式”，當(dāng)電壓值超過(guò)了SFC電壓保護(hù)定值造成SFC跳閘，機(jī)組啟動(dòng)失敗。

為了避免這種情況的出現(xiàn)，進(jìn)行如下整改：

①在A(yíng)VC軟件中設(shè)置增加機(jī)組負(fù)荷小于最小穩(wěn)燃出力234 MW時(shí)，閉鎖AVC判據(jù)條件；

②由于A(yíng)VC是為了滿(mǎn)足電網(wǎng)電壓指標(biāo)而調(diào)節(jié)機(jī)組無(wú)功出力的，在機(jī)組未并網(wǎng)之前不應(yīng)投入。因此，在DCS控制邏輯中將機(jī)組并網(wǎng)加入AVC裝置投入的條件中。

3.3 AVC裝置調(diào)節(jié)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)

AVC裝置調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)AVC發(fā)出增（減）磁指令后，機(jī)組無(wú)功變化要落后AVC指令一個(gè)較長(zhǎng)的延時(shí)，最長(zhǎng)的一次有將接近3分鐘時(shí)間，AVC調(diào)節(jié)品質(zhì)不合格。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)由于A(yíng)VC裝置在參與調(diào)節(jié)過(guò)程中優(yōu)先采用NCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以此來(lái)保證與主站AVC數(shù)據(jù)同源，由于NCS系統(tǒng)的精度不夠，需要機(jī)組無(wú)功變化在3.5 MVar以上才能檢測(cè)到，從而影響了AVC調(diào)節(jié)速率。通過(guò)技術(shù)人員分析討論后修改了AVC控制周期的時(shí)長(zhǎng)和死區(qū)，控制周期的時(shí)長(zhǎng)從20秒增加到30秒，修改為30s，調(diào)節(jié)死區(qū)從2Mvar改為3MVar。修改后，AVC的調(diào)節(jié)品質(zhì)得到了改善，滿(mǎn)足了中調(diào)的調(diào)節(jié)要求。

3.4 DCS與AVC裝置投退操作脈沖不匹配

AVC裝置調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)DCS發(fā)出投退AVC的操作脈沖寬度為2秒，而AVC裝置內(nèi)部則設(shè)置了必須接收3秒以上寬度的操作脈沖才能成功進(jìn)行投退操作，這樣就導(dǎo)致了DCS上無(wú)法對(duì)AVC裝置進(jìn)行投退操作。經(jīng)過(guò)分析討論，將DCS發(fā)出投退AVC的操作脈沖寬度修改為10秒，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，確能保證AVC裝置每次投退的可靠性。

4 結(jié)論

惠州LNG電廠(chǎng)采用AVC技術(shù)后，為電網(wǎng)提供了較高的無(wú)功儲(chǔ)備，降低了電廠(chǎng)運(yùn)行人員的日常工作量和出現(xiàn)人為誤調(diào)節(jié)的可能性，對(duì)于改善電網(wǎng)供電質(zhì)量具有重要意義。同時(shí)，作為廣東電網(wǎng)首家投運(yùn)AVC的電廠(chǎng)，為后續(xù)其他電廠(chǎng)AVC裝置的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及運(yùn)行提供了重要的參考作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] YC-04 AVC 無(wú)功電壓自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)控制用戶(hù)手冊(cè)[M].安徽新力電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司，2006.

[2] 廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司.大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備與運(yùn)行[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013，07.

[3] 關(guān)國(guó)杰.AVC裝置在390MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)，2010，11：111-112.