陳皓帆 穆小亮 許夢(mèng)華 高稼瑞 任勇達(dá)

摘 要：首先，介紹了AVC系統(tǒng)測(cè)試現(xiàn)狀，指出了目前測(cè)試存在的不足;然后，結(jié)合水電廠AVC系統(tǒng)控制原理，在滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上，提出了水電廠AVC系統(tǒng)試驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，并針對(duì)這些重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)計(jì)試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法;最后，基于多個(gè)水電廠的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，分享試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的典型問題，為規(guī)范水電廠AVC系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：水電廠;AVC系統(tǒng);現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收

中圖分類號(hào)：TV736? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）07-0017-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.005

0? ? 引言

隨著水電廠智能化腳步的加快，國(guó)家對(duì)水電廠運(yùn)行效率的要求不斷提高，促使水電廠不斷應(yīng)用各種方式來提高效率。在此背景下，水電廠AVC系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展與應(yīng)用。然而，目前水電廠AVC系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)還只停留在LCU和監(jiān)控系統(tǒng)層面，重點(diǎn)驗(yàn)證的是LCU側(cè)的功能和性能指標(biāo)，缺少對(duì)AVC系統(tǒng)整體、AVC系統(tǒng)與調(diào)度信息交互的驗(yàn)證[1]。系統(tǒng)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的缺失，不僅會(huì)給水電廠LCU的穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，不管是電廠側(cè)還是電網(wǎng)公司側(cè)，都對(duì)AVC系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)越來越重視。同時(shí)，國(guó)家能監(jiān)局等管理機(jī)構(gòu)對(duì)電廠AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求也越來越高，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

本文詳細(xì)分析了水電廠AVC系統(tǒng)的控制原理[2]，結(jié)合國(guó)行標(biāo)及相關(guān)管理文件，梳理需要試驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容及測(cè)試方法。同時(shí)，結(jié)合在水電廠實(shí)際檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，分享檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)的典型問題，以期提高水電廠AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的能力，為水電廠排除隱患提供數(shù)據(jù)支撐。

1? ? 水電廠AVC系統(tǒng)控制原理

1.1? ? AVC系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

AVC系統(tǒng)一般包括主站和子站兩個(gè)部分，其中主站一般位于調(diào)度端，子站一般位于電廠端。主站根據(jù)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)無功優(yōu)化潮流計(jì)算，將電壓控制指令下發(fā)到子站，同時(shí)接收子站反饋的狀態(tài)信息。水電廠AVC系統(tǒng)從功能邏輯上分為上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)主要功能是接收主站下發(fā)的調(diào)節(jié)指令，向下位機(jī)下發(fā)各機(jī)組的無功調(diào)節(jié)目標(biāo)值。AVC系統(tǒng)主要是在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，采用雙主模式、雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，配合分配策略，以整個(gè)電網(wǎng)安全穩(wěn)定為前提，實(shí)現(xiàn)水電廠的節(jié)水、節(jié)能，同時(shí)減少機(jī)組振動(dòng)，保證機(jī)組穩(wěn)定目標(biāo)[3]。

1.2? ? AVC系統(tǒng)控制流程

以三機(jī)組配置的水電廠為例，AVC系統(tǒng)接收到上級(jí)調(diào)度中心實(shí)時(shí)下發(fā)的電壓調(diào)節(jié)指令，同時(shí)在線采集三機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，在滿足電廠及電網(wǎng)要求的前提下，AVC系統(tǒng)通過自動(dòng)計(jì)算，制訂出無功負(fù)荷分配策略，并將最終策略分配下發(fā)到三機(jī)組上，實(shí)現(xiàn)機(jī)組無功功率的自動(dòng)增減，如圖1所示。機(jī)組的無功調(diào)節(jié)控制量?jī)H取決于調(diào)度下發(fā)的調(diào)節(jié)指令，各個(gè)機(jī)組的狀態(tài)量（如機(jī)端電壓和電流、轉(zhuǎn)子電壓和電流、廠用電電壓、母線電壓等）用來判斷是否允許AVC投入及AVC調(diào)節(jié)安全閉鎖的條件。

1.3? ? AVC系統(tǒng)控制模式

AVC系統(tǒng)控制模式主要包括就地控制和遠(yuǎn)方控制兩種模式。

就地控制模式是指投入全廠AVC系統(tǒng)，控制權(quán)選擇為電廠端，通過監(jiān)控后臺(tái)向電廠下發(fā)調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組無功自動(dòng)控制。

遠(yuǎn)方控制模式是指投入全廠AVC系統(tǒng)，控制權(quán)選擇為調(diào)度端，通過調(diào)度主站向電廠下發(fā)調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組無功自動(dòng)控制。

2? ? 水電廠AVC系統(tǒng)測(cè)試

2.1? ? 測(cè)試重點(diǎn)

根據(jù)《遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備》（GB/T 13729—2019）、《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)》（GB/T 13730—2002）、《電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則》（GB/T 31464—2015）等標(biāo)準(zhǔn)[4]，以及電監(jiān)會(huì)〔2006〕22號(hào)令《電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則（試行）》、電監(jiān)市場(chǎng)〔2006〕42號(hào)《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》、調(diào)自〔2018〕129號(hào)《國(guó)調(diào)中心關(guān)于加強(qiáng)變電站自動(dòng)化專業(yè)管理的工作意見》等文件的要求[5]，水電廠AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收需要重點(diǎn)驗(yàn)證以下內(nèi)容：

（1）調(diào)度與電廠之間通信一致性。驗(yàn)證電廠與調(diào)度之間通信是否正常、數(shù)據(jù)上傳正確性、指令下發(fā)正確性，同時(shí)驗(yàn)證電廠與調(diào)度之間數(shù)據(jù)的一致性、傳輸?shù)臅r(shí)延值等。

（2）保護(hù)邏輯完整性。驗(yàn)證當(dāng)母線電壓、定子電壓及電流、轉(zhuǎn)子電壓及電流、廠用電電壓等出現(xiàn)異?；騽?lì)磁發(fā)生異常時(shí)，AVC系統(tǒng)是否能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給出告警信息，是否能夠正常啟動(dòng)保護(hù)。

（3）指令合法性。驗(yàn)證調(diào)度AVC指令合法性;驗(yàn)證調(diào)度電壓指令非法時(shí)，電廠AVC系統(tǒng)是否能夠正確辨認(rèn)并采取正確措施。

（4）指令跟隨正確性。驗(yàn)證AVC系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，機(jī)組按照調(diào)度的要求，在投入AVC情況下正常運(yùn)行24 h，觀察運(yùn)行過程中是否有異常告警及異常情況出現(xiàn)。

2.2? ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述需重點(diǎn)驗(yàn)證的內(nèi)容，本文有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了試驗(yàn)項(xiàng)目，具體如下：

2.2.1? ? 通信一致性試驗(yàn)

（1）上行數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)：按照調(diào)度下發(fā)給電廠的調(diào)度點(diǎn)表，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在水電廠機(jī)組上依次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳動(dòng)，試驗(yàn)工程師在AVC系統(tǒng)上記錄遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)變化的正確性及數(shù)據(jù)變化的SOE時(shí)間，同時(shí)，調(diào)度值班員也同步記錄數(shù)據(jù)的變化情況及SOE時(shí)間，試驗(yàn)工程師與調(diào)度值班員核對(duì)電廠側(cè)AVC系統(tǒng)上數(shù)據(jù)與調(diào)度側(cè)數(shù)據(jù)的一致性。

（2）下行指令下發(fā)試驗(yàn)：根據(jù)電廠工作票內(nèi)容及電廠的實(shí)際運(yùn)行情況，調(diào)度值班員給水電廠下發(fā)不同的電壓調(diào)節(jié)指令，試驗(yàn)工程師在AVC系統(tǒng)上記錄電廠的指令接收情況，同時(shí)記錄機(jī)組的反饋值。

2.2.2? ? 保護(hù)功能試驗(yàn)

（1）依次模擬勵(lì)磁異常、機(jī)端電壓越限、機(jī)端電流越限、母線電壓越限、廠用電電壓越限等異常情況，試驗(yàn)工程師在AVC系統(tǒng)上查看實(shí)時(shí)告警情況及AVC系統(tǒng)反應(yīng)情況。

（2）依次模擬調(diào)度指令母線電壓調(diào)節(jié)上下限及幅度等情況，試驗(yàn)工程師在AVC系統(tǒng)上查看實(shí)時(shí)告警情況及AVC系統(tǒng)反應(yīng)情況。

2.2.3? ? 指令合法性試驗(yàn)

根據(jù)電廠實(shí)際情況，調(diào)度自動(dòng)化值班員依次下發(fā)不同的遙調(diào)指令，包括正常的遙調(diào)指令和非法的遙調(diào)指令，在AVC系統(tǒng)上查看收到指令時(shí)的反應(yīng)情況，如當(dāng)收到非法指令的時(shí)候，AVC系統(tǒng)是否能夠正確給出告警并拒絕執(zhí)行。

2.2.4? ? 24 h試運(yùn)行試驗(yàn)

遠(yuǎn)方控制模式下，電廠側(cè)投入AVC控制，調(diào)度值班員根據(jù)曲線自動(dòng)下發(fā)調(diào)節(jié)指令，機(jī)組持續(xù)運(yùn)行24 h，然后試驗(yàn)工程師在AVC系統(tǒng)上檢查機(jī)組24 h的運(yùn)行曲線，查看機(jī)組的運(yùn)行情況及電壓或無功功率的跟隨情況。

3? ? 典型問題分析

結(jié)合上述試驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室已配合開展了4個(gè)水電廠的AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，填補(bǔ)了AVC系統(tǒng)整體測(cè)試、AVC系統(tǒng)與調(diào)度信息交互測(cè)試的空缺，提高了AVC系統(tǒng)的有效性。本文對(duì)AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中的典型問題進(jìn)行了梳理，具體如下。

3.1? ? 通信異常，AVC功能未正常退出

測(cè)試條件：電廠控制模式下，斷開下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信。

測(cè)試現(xiàn)象：下位機(jī)通信狀態(tài)正常告警，但機(jī)組AVC功能未退出，恢復(fù)后，機(jī)組AVC指令正常調(diào)節(jié)。

問題分析：廠家在做邏輯的時(shí)候，沒有考慮通信斷線退AVC的邏輯，AVC系統(tǒng)缺少此邏輯，根據(jù)調(diào)度要求，廠家修改配置文件，增加該邏輯。

安全隱患：通信異常情況下，AVC功能未退出，值班人員仍然可能下AVC調(diào)節(jié)指令，影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2? ? 保護(hù)功能缺失

測(cè)試條件：遠(yuǎn)方控制模式下，通過修改母線電壓上限值，模擬母線電壓越上限保護(hù)動(dòng)作。

測(cè)試現(xiàn)象：AVC系統(tǒng)無閉鎖增磁出口告警，可根據(jù)電壓調(diào)節(jié)指令正常調(diào)節(jié)母線電壓。

問題分析：廠家邏輯關(guān)聯(lián)點(diǎn)錯(cuò)誤，母線電壓運(yùn)行的上下限值關(guān)聯(lián)到其他遙測(cè)點(diǎn)。

安全隱患：影響調(diào)度和電廠對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的判斷，當(dāng)告警發(fā)生時(shí)，無法及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施，還可能采取錯(cuò)誤應(yīng)對(duì)措施，極端情況下可能會(huì)引起機(jī)組跳機(jī)。

3.3? ? 勵(lì)磁功能異常

測(cè)試條件：就地控制模式下，在LCU側(cè)手動(dòng)模擬機(jī)組低勵(lì)和過勵(lì)信號(hào)。

測(cè)試現(xiàn)象：機(jī)組低勵(lì)和過勵(lì)時(shí)，機(jī)組AVC功能退出，邏輯不正確（正確邏輯：低勵(lì)動(dòng)作時(shí)閉鎖機(jī)組減磁功能，過勵(lì)動(dòng)作時(shí)閉鎖機(jī)組增磁功能，低勵(lì)動(dòng)作和過勵(lì)動(dòng)作都不應(yīng)該退出機(jī)組AVC功能）。

問題分析：廠家邏輯錯(cuò)誤，按照要求修改邏輯。

安全隱患：AVC功能異常失效，調(diào)度和電廠無法再通過AVC系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行無功調(diào)節(jié)。

3.4? ? 雙機(jī)切換功能異常

測(cè)試條件：就地控制模式下，斷開遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)與AVC控制系統(tǒng)主機(jī)A的通信網(wǎng)線。等通信正常后，恢復(fù)主機(jī)與AVC控制系統(tǒng)主機(jī)A的通信網(wǎng)線。

測(cè)試現(xiàn)象：AVC控制系統(tǒng)邏輯錯(cuò)誤。斷開遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)與AVC控制系統(tǒng)主機(jī)A、備機(jī)B的通信網(wǎng)線后，AVC系統(tǒng)界面變灰，恢復(fù)遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)與AVC控制系統(tǒng)主機(jī)A、備機(jī)B的通信網(wǎng)線后，AVC控制系統(tǒng)A機(jī)、B機(jī)全部顯示為備機(jī)（正確邏輯：恢復(fù)后AVC系統(tǒng)A機(jī)、B機(jī)保持通信斷線前狀態(tài)，即AVC控制系統(tǒng)顯示A機(jī)為主機(jī)，B機(jī)為備機(jī)）。

問題分析：邏輯缺失，AVC系統(tǒng)廠家在做邏輯的時(shí)候，未做該邏輯。

安全隱患：這種情況下，會(huì)造成電廠和調(diào)度之間通信全部中斷，調(diào)度失去對(duì)電廠的控制，無法掌握電廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3.5? ? 模式切換功能異常

測(cè)試條件：就地控制模式下，Ⅰ段母線電壓實(shí)測(cè)值為533.27 kV，Ⅰ母電壓目標(biāo)編碼值設(shè)置為15 340，平穩(wěn)切換判定值為0.5 kV，此時(shí)，將電廠控制從就地控制模式切換為遠(yuǎn)方控制模式。

測(cè)試現(xiàn)象：AVC監(jiān)控系統(tǒng)邏輯錯(cuò)誤。由于Ⅰ母電壓目標(biāo)編碼值與Ⅰ段母線電壓實(shí)測(cè)值之間的差值大于平穩(wěn)切換判定值，此時(shí)，將電廠控制從就地控制模式切換為遠(yuǎn)方控制模式，不應(yīng)該切換成功，而AVC監(jiān)控系統(tǒng)顯示切換成功。

問題分析：邏輯缺失，AVC系統(tǒng)廠家在做邏輯的時(shí)候，未做該邏輯。

安全隱患：這種情況下，可能會(huì)引起電壓的跳變，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹫麄€(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

開展AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，加強(qiáng)AVC系統(tǒng)級(jí)的測(cè)試研究，從AVC系統(tǒng)整體、AVC系統(tǒng)與調(diào)度信息交互等方面進(jìn)行驗(yàn)證，可以消除水電廠存在的安全隱患，彌補(bǔ)AVC系統(tǒng)現(xiàn)有測(cè)試的不足。

水電廠是國(guó)家重點(diǎn)工程的一類，并網(wǎng)投運(yùn)前，借助專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)AVC系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，符合國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略。進(jìn)一步規(guī)范水電廠AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，可以為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，專業(yè)的AVC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以保證AVC系統(tǒng)按照既定要求對(duì)母線電壓或全廠無功功率進(jìn)行自動(dòng)控制，使母線電壓維持在一個(gè)合理范圍內(nèi)，達(dá)到保證電能質(zhì)量的目的。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 竇騫，盧廣陵，陳新凌.水電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)子站試驗(yàn)方法研究[J].電工材料，2021（5）：55-58.

[2] 吳揚(yáng)文.水電廠監(jiān)控系統(tǒng)整體試驗(yàn)方式優(yōu)化[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2016，39（8）：57-59.

[3] 楊鳳英，邢占禮，楊柱石.自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用及相關(guān)問題探討[J].新疆電力技術(shù)，2014（4）：39-40.

[4] 張曉輝，張曉峰，胡曉芬.水電廠AVC運(yùn)行需注意的問題[J].云南電力技術(shù)，2013，41（4）：65-67.

[5] 張欣麗.研究無功功率的意義及其補(bǔ)償裝置[J].科技信息，2011（28）：383.

收稿日期：2022-01-10

作者簡(jiǎn)介：陳皓帆（1988—），男，湖南寧鄉(xiāng)人，碩士，工程師，從事水力發(fā)電廠繼電保護(hù)、監(jiān)控自動(dòng)化技術(shù)管理及工程項(xiàng)目管理工作。