调功调压装置AVC在发电厂应用中的问题分析及探讨

【摘 要】调功调压设备（AVC）在发电厂的应用，为提高电网电压质量以及稳定运行带来可靠地保证；同时也减轻了运行人员人工监视频繁调整发电机励磁电流的劳动强度。系统电压控制可靠，优化了机组的无功功率，电力系统的稳定性和电压质量得到显著提高，在等容量机组运行中，效果显著。但在我厂的不等容量机组运行中，低负荷时AVC系统自动调控机组无功遇到了一些问题，本文针对发生的异常问题进行原因分析，阐述这种现象中的各种参数间的关系、现象发生过程，与AVC厂商探讨，找出AVC在发电厂不等容量机组低负荷下的投退规律。

【关键词】自动电压控制系统；不等容量机组的电压-无功控制中的问题；问题分析；探讨

0 引言

大唐洛阳热电有限责任公司有五台机组，1、2号机容量为2×165MW的供热机组，由四台锅炉供汽，3号机组为75MW低压低温机组，利用非供暖期1、2号机组的多余容量发电，三台机组供用一套上海控公司的TGY系列调功调压（AVC）设备，由AVC上位机自动调控三台下位机的机组无功，上位机安装在1号集控室调度台，下位机分别安装在各机的电气保护间内，三台机组出线为110kV母线。在110kV母线上带有8条负荷线路。5、6号机容量为2×300MW机组，共用一套与上相同的调功调压（AVC）设备，上位机放在集控室调度台，下位机分别置于5、6号机电子保护间。这两套AVC控制系统都是基于模糊控制技术算法，全网电压无功优化计算得出控制策略的电压-无功控制系统，通过省电力公司调度自动化EMS系统实现电厂发电机的无功出力的闭环控制。

其中两台300MW机组的AVC设备运行稳定，电压控制曲线理想。1、2、3号机组的AVC设备，在实际运行中，遇到一些问题。在3号机组所带负荷低于30MW运行时，常发生定子电压下降到额定值10kV以下的自动下调过程，在3号机组AVC参数设置中定子电压下线值为9.5kV。但是，运行中定子电压的下降会导致110kV母线电压下降，此时母线电压运行在113kV，电压合格带为113kV-117kV，这时已是110kV母线电压的下线，低于此值就被省调考核。每至此时，监盘人员会退出AVC自动，人为干预增加发电机励磁电流，将无功输出上调，使得发电机定子电压升上去。这种现象确是AVC系统在发电机机组运行中自动调控的不正常现象，为查明原因，对机组AVC的运行情况做一个整体的分析。

1 AVC系统组成及其功能

1.1 系统组成及主要参数

AVC的核心算法及控制策略由一台工控机加后台监视功能组成AVC系统的上位机。厂站端的AVC上位机与省调AVC主站的通信利用调度数据专网通过调度自动化远动设备RTU与主站接口。AVC自动调压装置以微机处理为核心，配以PLC（可编程控制器）作为控制机构组成调功调压控制系统。在每台发电机的电气保护间安装一套下位机，由PLC通信模块的RS232C口与上位机进行实时通讯。上位机把有关控制参数和指令送入PLC，主要参数有：无功控制目标、无功功率、机端电压上、下限、定子电流、转子电流上限、厂用电下限、无功停调死区、功率因数上下线等。AVC上位机以Win2000系统为平台，采用Delphi数据库，应用软件为铱控与河海大学开发的AVC控制软件，软件模块化组合，监视和控制AVC系统。根据电网运行方式，自适应跟踪调整。

1.2 机组无功调节策略

（1）AVC系统在调节机组无功出力时，采用渐次逼近的步进式方法，每个采样循环只调节少量无功，慢慢靠近目标值。采用模糊控制技术，根据机组实际运行工况动态改变给定值的调节幅度，达到平稳调节，避免误调节、频繁调节、振荡调节及其他非理性调节的情况。

（2）下位机装置在投自动运行状态下，遇到定子电流超上限、转子电流超上限、无功功率超上限、机端电压超上限，下位机装置会发出减励磁脉冲使其回到正常范围。

（3）遇到定子电流超下限、转子电流超下限、无功功率超下限、机端电压超下限、厂用电下限，下位机装置会发出增励磁脉冲使其回到正常范围。

2 AVC在发电机组中的调控分配方式及运行中遇到的问题

2.1 电压-无功控制方式

根据发电机组不同情况，可按平均、比例和等功率因数三种方式为参与调压的不同机组分配无功目标。

调压装置下位机可自动侦测机组是否停机，并把相应信息反馈给上位机，使上位机能够及时自动修改无功的调整分配方案。

调压装置采用变脉冲、逐次逼近法调整无功，并有无功稳定控制功能，调整到目标值后，始终把误差控制在目标值的一定范围内。

2.2 机组在运行中出现的问题

在AVC投运的长时运行过程中，值长较喜欢使用等功率因数分配方式运行。在全厂总有功目标较低时，2×165MW+75MW机组在分配有功中，2×165MW机组的有功负荷在80MW左右，75MW机组分配的有功在30MW以下。依据电网上需求的无功量，调功调压装置自动为两台165MW机组分配的无功功率适当，功率因数保持在0.92附近，而此时75MW机组会出现无功上调至功率因数到0.85的下限，此时因AVC受下限值的保护而停止增加无功，75MW机组因所带无功不能满足所分配无功的需求，致使机端电压下降到10kV以下，110kV母线电压随之下降到了112kV，省调下发的电压合格带为113kV至117kV，因而产生了电量考核。每当此时，运行人员会退出75MW机组的AVC无功自动运行方式，改人工手动增加75MW机组的励磁，已上调无功，机组出口端电压也随之升至10.5kV运行，这是运行人员最放心的运行参数点。但是此时3号机的功率因数只有0.6左右，运行效率很低。在75MW机组退出AVC自动运行后，两台165MW机组的无功也会自动上调一点，功率因数保持在0.9附近。同时母线电压也上升到113.4kV的下限值以上。

因上述现象，我们在现场蹲点连续观察了几日，该现象只发生在白天，有功负荷不高，但无功负荷不低，在低谷时段的夜晚，因无功需求小而无上述现象发生。在总有功目标较低时，两台165MW机组所带有功负荷在80MW左右，而分配给75MW机组的有功低于30MW， AVC调功调压系统自动分配给两台165MW机组的无功是按大容量机组为先的优化比例，使165MW机组的功率因数保持在0.92附近运行，剩下所需无功全部分配给了75MW机组，但是75MW机组所带有功低于30MW（经常运行在25MW），与分配给它的无功不成比例，AVC装置在上调75MW机组无功时会使该机功率因数下降至0.85的下限值附近而受AVC装置保护，不能再增加机组的无功，致使75MW机组出口电压下调到10kV（下线为9.5kV），运行人员记下的心理底线数值不能被突破，于是退出AVC自动，人工调控。已接近全厂总无功目标值，从而满足110kV母线电压不低于目标电压合格带。

在75MW机组所带负荷高于35MW以上时，三台机组同时投入调功调压装置自动运行较为理想，能够达到稳定运行，满足各方运行参数要求。75MW机组负荷低于30MW以下时，上述现象机会出现。

这种现象的详细过程与AVC厂商进行了商讨，对方认为此现象无法解决，总体来说该调功调压系统不适合在不等容量机组中的低负荷情况下运行，还需深入研究探讨。

3 结束语

（1）无功自动调控装置利用先进的自动控制技术，对发电机无功出力进行实时跟踪调控，特别适合等容量机组。从AVC自动调控系统中的实际应用结果看到，它还是能够有效地控制发电机出口电压和母线电压，起到了电网无功的合理分配，优化了发电机组的无功运行方式，对提高电压质量，减少网损，降低运行人员劳动强度起到了积极的作用。

（2）目前不等容量机组状况下，双源机组在75MW机组所带负荷高于35MW以上时，三台机组同时投入调功调压装置自动运行较为理想，能够达到稳定运行，满足各方运行参数要求。

（3）目前不等容量机组状况下，双源机组中，当75MW机组负荷低于30MW以下时，退出AVC自动，人工调控。

【参考文献】

[1]王康元.基于省地协调的电网自动电压控制（AVC）系统[J].