发电厂AVC控制原理及调节过程.docx

发电厂AVC控制原理及其调节过程AVC是现代电网提高电压质量和降低线损的根本措施AVC与AGC被誉为现代电网的两大控 制系统在自动装置的作用和给定电压约束条件下，发电厂（机）的励磁、变电站和用户的无功补偿装 置的出力以及变压器的分接头都能按指令自动进行闭环式的调整，使其注入电网的无功逐渐接 近电网要求的最优值 Q ，从而使全网的无功电压潮流接近最优，达到电压好和线损低的目的， 优这个过程叫 AVC自动控制和全网有最优无功潮流是AVC的两大特征1 无功分层平衡在交流电网中，输电线路，尤其是变压器的电抗远大于电阻（X》R）,应当避免无功的远距 离传输，尤其是力求避免无功的过网传输为此，无功应实行分层控制，做到分层平衡，力求 通过变压器的无功尽量少最终使得送、受端电网和高峰、低谷负荷之间的电压波动小和线损 率低因此，无功分层平衡是无功就地平衡原则在处理10〜500 kV电网层间无功流动问题时的 具体运用2 自动电压控制（AVC） 在自动装置的作用和给定电压约束条件下，发电厂（机）的励磁、变电站和用户的无功补偿装置的出力以及变压器的分接头都能按指令自动进行闭环式的调整，使其注入电网的无功逐 渐接近电网要求的最优值 Q ，从而使全网的无功电压潮流接近最优，达到电压好和线损低的目优 的，这个过程叫 AVC。

自动控制和全网有最优无功潮流是AVC的两大特征3 AU潮流程序维持输电线路无功分点恰恰位于线路中点的线路首末两端电压之差称为经济压差每条线 路都有一个无功分点，且在本线的中点，这种潮流叫经济压差最优无功潮流线路在AU支持下，只有有功在电阻上的电压降落（△ U=（PR+QX）/U = PR/U）,电压 质量最好，接近直流线路运行线路传输无功造成的有功损耗最小，它为无功分点在首（末） 端母线上时有功损耗的 1／4,，而且也使线路两端所接的主变压器有功损失之和为最小或接近 最小电网电压无功自动控制系统AVC,用于自动控制各主要电网节点的电压保持稳定，无功功 率分区自动补偿，减少人工调节工作量，增加电压调节的及时性，实现全网无功的经济、优化 调度电网 AVC 系统分三级控制，结构框图如下:220KV及以下变电站低 压电容器/电抗器投退，主 变有载分接头调整500KV及以下变电站低 压电容器/电抗器投退，主 变有载分接头调整其中一级控制是指发电厂、变电站,发电厂各机组励磁系统以闭环方式工作,自动控制机端 电压,AVQC装置接收省调EMS/AVC系统的电压曲线，通过综合计算判别后对本厂各个机组按不同 策略进行无功分配，据以实现500KV电压的按调度曲线的控制和调整.福建电网目前AVC 一级控 制主要在几个大型发电厂先行实施，华能福州电厂、漳平电厂、湄洲湾电厂、后石电厂、嵩屿 电厂等先后全部或部分机组投入AVC运行。

二级控制是指地调EMS/AVC控制系统，主要用于协调区域内的220KV变电站的AVC装置的 工作，以平衡地区性无功功率，控制220KV母线电压.三级控制是指省调EMS/AVC控制系统，集中分析全网无功优化、电压控制，用于协调、优化 二级控制系统，下达电压曲线，优化经济调度．四、龙口自备电厂AVC控制原理及过程1、 基本控制原理根据系统给定的发电厂高压母线电压定值和机组的运行状态，通过计算得到需注入高压母线 的无功总量，然后根据一定的分配策略，在各个机组间合理分配，并计算机端电压设定值，得 出机组无功目标值并转换成脉冲个数（每个脉冲调节无功7MVAR）,通过AVC-1装置分别下发至 各台机组DEH的AVR中90R进行控制，达到调整机组无功出力或机端电压，使高压母线电压达 到系统给定值在计算过程中应充分考虑到机组各种约束和限制条件2、 控制策略 可以按照各电厂的不同特性选取适当的控制策略：相似无功裕度、等功率因数控制、相似视在 功率等、相似的调整裕度等① 功率因数控制：以控制后各台机组功率因数相等为目标当电厂机组参数一致，有功出力相 近时，等同于相似无功裕度策略② 相似视在功率：或称为相似机组定子电流。

当电厂机组参数一致，有功出力大的机组少发无 功，有功出力小的多发无功，这样各机组电流相近有利于从总体上降低机组和升压变的线损③ 相似调整裕度：以控制后各台机组具有相等的无功上/下备用为目标，升压时具有较多无功 备用的机组多增发无功，降压时具有较多无功下备用的机组多减发无功，此策略保证电厂有最 大的无功备用3、 计算控制流程 举例说明（以相似的调整裕度为例）高压母线电压为228.98KV，系统目标电压为231KV 各台机组的运行工况如下：#1 机组 P=346.5MW，Q=70.8MVAR，U=21.74KV#3 机组 P=303.3MW, Q=60.5MVAR, U=20.69KV#4 机组 P=348MW, Q=72.4MVAR, U=20.72KV#1、#2机组的无功上下限为-15~190MVAR3、#4机组的无功上下限为-40~190MVAR 计算过程如下：1) 算全厂的设定无功值 系统的调压系数设置为40根据公式 计算全厂设定无功U1为高压母线电压228.98KV,U2为系统目标电压231KV为当前系统总的无功出力 70.8+60.5+72.4=191.8MVAR计算=(231-228.98) *40+191.8=272.6MVAR系统总的无功增量为272.6-191.8=80.8MVAR2) 分配各个机组的无功出力假定#4机组不参与控制,#1和#3机组参与控制 根据公式。

可将无功分配给#1和#3机组1 机增加的无功出力为(190-70.8)/[(190-70.8) + (190-60.5)] *80.8=38.73MVAR分配的无功出力为70.8+38.73=109.53MVAR#3机组增加的无功出力为80.8-38.73=42.07MVAR分配的无功出力为60.5+42.07=102.57MVAR3) 计算机端电压根据机端电压的变化与机组无功出力的变化成正比，系数为K因此，可以根据各台机组增加 的无功出力计算机端电压大小根据辨识得到的#3机组的系数K=0.008#3 机组的机端电压为=20.69+42.07*0.008=21.026KV同理， #1机组的机端电压为=21. 74+38. 73*0. 008=22. 05KV4) 转换为控制输出命令 根据机组的特性将控制目标值转换为实际的输出命令，例如#3 机组上升时的非线性偏差为0.15，则实际的输出电压命令值为22.20KV接收中调指令+根据中调指令，计算无功变化量^寻找可控机组有无功差别大于50Mvar机组？11根据调节方向调节机组高压母线电压达到定值？1 无 1寻找可控机组按照策略对无功进行分配 疇下发指令，察看指令执行情况机组调节成功？ I_否，该机组跟随El 「 H,——i , H高压母线电压达到定值计算流程图无功分配策略：功率因数控制，相似视在功率，相似调整裕度等。

以控制后各台机组具有相等的无功上/下备用为目标，升压时具有较多无功上备用的 机组多增加无功，降压时具有较多无功下备用的机组多减发无功，此策略保证电厂有 最大的无功备用1、下位机的功能：实现遥测功能：提供10路4mA-20mA直流信号输入通道. 实现遥信功能:提供10对开关量输入通道.实现遥控功能:提供2对遥控接线端子. 实现遥调功能:提供两种遥调输出方式.A. 输出4mA-20mA直流电流信号进行电平调节B. 输出可控宽度的脉冲信号，进行脉宽调节.后石电厂AVR现采用的是4mA-20mA直流信号的电平调节方式，并且AQR调节方 式中预留有远方遥控接口，可以不进行较大改动即可实现 AVC 功能，故我们选用 电平调节的方式.4、运行安全保障 系统的安全运行是电厂最主要的目标之一，系统实现时考虑了机组的安全约束以及输出接口的 安全措施：（1）、约束条件约束条件 1：系统处于非正常运行模式时需要自动退出，例如：某个母联开关的断开； 约束条件 2：机组保护系统的动作或者异常告警需要自动退出约束条件 3：通讯异常，包括接收不到上级的命令，下发调节命令无应答等等约束条件 4：长期控制无效，如果下发的控制命令得不到正确执行，反映在实时值上没有在规 定控制周期内达到目标值，即认为是长期控制无效。

控制模块会知难而退 约束条件5：量值限制，相对于无功电压的控制而言，在控制过程中比较敏感的量为机端电压 机组无功、定子电流、与机组对应的厂用电电压等，在调整过程中，当这些物理量的实测值超 过规定的上下限时，需要闭锁退出我厂实际安全约束条件如下：1） OOKV母线电压超出505-525KV范围2） 调与AVC装置上位机通讯信号中断1分钟后、南瑞9698D远动通讯装置与AVC装置上位机通讯信号（2）具体项目：（发生下列任一种情况，机组AVC控制方式将自动退出运行）1） 500KV母线电压超出221-241.5KV范围将闭锁，220-242范围将退出运行2） 中调与AVC装置上位机通讯信号中断1分钟后、南瑞9698D远动通讯装置与AVC装置上位机通讯信号中断1分钟后或AVC装置下位机与上位机通讯中断30S后3） AVC装置信号偏差大或作用持续时间超时则退出计算模块运行4） 机组负荷小于210MW运行时5） 机端实际电压超出14.9625-15.5375KV范围6） 机组无功功率超出上下限值时-40Mvar H 190Mvar7） 发电机定子电流超过额定电流6469A8） 机组6KV厂用母线电压超出9.6KV-11KV将闭锁，9.5-11.05范围将退出运行。

9） 单元机组AVR装置切至“手动”10） 转子电流超过额定电流0.001-10A转子电压0.001-365V11）12） 机组有功越上限闭锁调节13） 无功不可调14） AVC装置异常15） 励磁系统异常，16） 发变组保护动作信号17） AVR 退出18） DCS允许AVC投入信号退出（3）、控制出口的安全措施1）系统的控制出口有两种形式：一种为4〜20mA的电流环输出信号，进行控制时以AVC50 的信号为主，当机组运行在当地控制状态时，AVC50系统必须跟踪机组受控变量的实时值，以 便在机组切换为AVC50控制时实现无扰切换；另一种为脉冲增量输出方式，需要注意接点的粘 连情况，一般要将多对输出接点串联连接，另外利用继电器接点的连动原理对输出的同组接点 的状态进行采集以判断是否发生粘连，当发生粘连时也进行闭锁退出2）、机组控制环节有着各种非线性环节，对机组进行跟踪或者控制时需要运用各种补偿手段进 行处理AVC50系统的目的是为各机组提供一个合理的设定值Uref，这个值有时候提供到电厂 的DCS系统，有时候提给机组作为调节器的输入值（AVR/AQR），有时候直接提供给励磁机对 于提供给DCS系统的设定值可以近似认为是线性的，但是需要考虑DCS系统对机组调差环节的 补偿；提供给AVR的设定值由于将包含有调节器的内部环节作为自己的控制对象，表现出较大 的非线性，在上升和下降时也会有不同的特性，例如华能电厂#1机组的上调偏差为0.10KV,下 调偏差为0.41KV；提供到励磁机的设定值也有类似的非线性。

在系统进行跟随和控制的过程中 都需要进行线性化处理六、我厂AVC投入运行步骤（一） AVC控制系统投入运行前的检查：1、 确认单元机组励磁系统正常，AVR模式，AVR自动，自动跟踪ON2、 确认#3机UPS送至A。