东北网调水、火电厂AVC子站功能规范2015.6.doc

东北网调直调水、火发电厂电压无功功率自动控制系统（AVC子站)功能规范国家电网东北电力调控分中心2015年06月目录1 适用范围12 规范性引用文件13 总则24 主要术语25 AVC控制模式26 AVC控制方式36.1远方控制方式36.2本地控制方式37 AVC子站功能的实现方式38 AVC子站与相关设备的连接和功能要求38.1 AVC子站的与相关设备的连接38.2 AVC装置与励磁调节器（AVR）的连接48.3 AVC子站功能规范59 AVC子站信息要求710 AVC子站上送的信息要求710.1 AVC主站要求上送的信息710.2 AVC主站下发的控制信息811 AVC子站接口规范811.1 AVC子站与网调AVC主站的通信接口要求811.2 AVC子站与AVR/DCS/水轮机监控系统的接口要求812 AVC子站安全约束条件813 设备配置要求913.1硬件配置要求913.2软件配置要求914 设备运行条件914.1环境条件914.2供电电源1014.3接地条件1014.4抗干扰1014.5绝缘性能1114.6机械性能1114.7可维修性1115 . AVC子站性能指标11101 适用范围本规范适用于东北电网新建、扩建、改造的直调水、火发电厂自动电压控制AVC子站系统（以下简称AVC子站），对网内的非直调发电厂可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL476-1992 电力系统实时数据通信应用层协议DL5003-2005 电力系统调度自动化设计规程DL/T621 交流电气装置的接地DL/T634-1997 基本远动任务配套标准DL/T5136-2001 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程GB 14285-1993 继电保护和安全自动装置技术规程GB 50062 -1992 电力系统的继电保护和自动装置设计规范GB 50065-1994 交流电气装置的接地设计规范GB 50171-1992 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及规范GB/T 13926 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性GB/T 14598.10-1996 快速瞬变干扰试验GB/T 14598.13-1998 1兆赫脉冲群干扰试验GB/T 14598.14-1998 静电放电试验GB/T 14598.9-1995 辐射静电试验电监安全【2006】 34号全国电力二次系统安全防护总体方案DL/T843-2003 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件DL/T583-1995 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DL/T57895 水电厂计算机监控系统基本技术条件GB/T-13730-92 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件3 总则为了适应东北电网AVC系统建设和运行维护的需要，统一东北电网发电厂AVC子站的技术标准，确保发电厂AVC子站的安全稳定运行，根据安全可靠、经济合理的原则，特制订本规范。4 主要术语1) 自动电压控制 Automatic Voltage Control(AVC)通过实时监测电网电压/无功,进行在线优化计算，调节控制电网无功调节设备，实行实时最优闭环控制，满足全网安全电压约束条件下的优化无功潮流,达到电压优质和网损最小的目标。2) 主站 Master station电力调度机构的AVC系统，进行电网实时无功优化潮流计算，并根据计算结果，将电压/无功控制命令发送到子站，同时接收子站的反馈信息。3) 子站 Slave station发电厂的AVC系统，接收、执行主站的控制命令并向主站回馈信息。4) 上位机 Host ComputerAVC子站系统中的中央控制单元，实现状态监视、数据处理、通信等功能。5) 下位机 Slave ProcessorAVC子站系统中的执行终端，具有数据采集、与上位机通信、执行控制命令等功能，实现对机组无功的调节。6) 网络监控系统 Network Control System （NCS）用于实现发电厂升压站监视控制的计算机系统，同时具备发电厂RTU功能。7) 自动电压调节器 Automatic Voltage Regulation (AVR)自动电压调节器也称励磁调节器，是发电机励磁系统的主控单元，主要功能是维持发电机机端电压/无功稳定。5 AVC控制模式 东北电网直调发电厂应采用全厂控制模式，即发电厂AVC子站接收AVC主站系统下发的发电厂高压母线电压目标值/无功参考值或设定的电压控制曲线，按照一定的控制策略，合理分配各机组的无功，AVC子站直接或通过水轮机监控系统/火电机组DCS系统向发电机的励磁系统发送增减磁信号以调节发电机无功，达到主站控制目标，实现全厂多机组的电压/无功自动控制。6 AVC控制方式6.1远方控制方式 AVC子站接收AVC主站的控制命令，按照确定的控制模式，直接或通过水轮机监控系统/火电机组DCS系统向发电机的励磁系统发送增/减励磁信号以调节发电机无功功率，达到主站的控制目标，形成发电厂侧AVC子站与AVC主站的闭环控制。6.2本地控制方式在AVC子站与主站通信故障或其它特殊情况下，AVC子站退出远方控制，采用本地控制方式，按照预先设定的发电厂高压母线电压控制曲线，实现发电厂自动电压/无功控制。7 AVC子站功能的实现方式由独立的AVC子站实现发电厂的电压/无功自动控制，具备数据采集、状态监视、控制、通信等功能，一般由功能独立的上位机和下位机组成。8 AVC子站与相关设备的连接和功能要求8.1 AVC子站的与相关设备的连接AVC子站接收主站指令的同时，通过自身的数据采集器接收与调度同源的机组和母线电压实时数据，充分考虑各种安全约束条件后计算出发电厂内机组总的无功功率，按照一定的原则合理分配至每台机组，将控制命令下发至下位机，由下位机输出增、减励磁信号直接或由水轮机监控系统/火电机组DCS系统转发送至励磁系统，由励磁系统调节机端电压无功功率，从而实现母线电压的调节，自动跟踪主站指令。下位机一方面将相关信息上传至上位机，为上位机提供计算依据；另一方面将AVC子站的有关运行状态接入水轮机监控系统/火电机组DCS系统，供发电厂运行人员监视。当AVC子站系统异常或约束条件成立时，AVC功能自动闭锁，并将告警信号输出至相关系统。调度端AVC主站还可以将母线电压的计划曲线通过调度数据网下发至发电厂侧AVC子站，子站上位机（中控单元）将计划曲线保存在本地，当子站与调度主站通信中断或有其他异常，子站将按照之前下发的计划曲线调节机组无功。 为了减少控制回路所经过的环节，提高可靠性，推荐采用AVC子站的励磁调节信号与发电机AVR增、减励磁接口直接连接的方式。水、火电厂AVC子站与上级调度端AVC 主站及有关电厂设备的连接方式如下图所示：8.2 AVC装置与励磁调节器（AVR）的连接励磁调节器提供给外部输入给定值的接口是两个脉冲接口，用于给定无功或电压的变化增量或指定值，一个升，一个降，脉冲越长，给定值越大，脉冲越短，给定值越小。AVC系统输出的增减磁脉冲应与AVR的这两个脉冲接口相连接。为了提高励磁控制的调节品质，要求AVC子站采用“等间隔变脉宽”的脉冲系列调节方式，不宜采用单脉冲的调节方式。这样可以获得调节速度快、超调量小、摇摆周期短的优良品质。单脉宽调节方法无法兼顾调节速度和调节稳定性的要求，也就是说调节快了，难以保证稳定性，为了稳定，调节速度就慢。为了改变AVR无功功率的调节速度，要求提供脉宽和间隔值的人 机修改接口。8.3 AVC子站功能规范1. 测量采集功能AVC子站可独立采集机组和母线的相关量测量，并能分别独立作为闭锁条件，保证数据准确性、一致性。 2. 支持多种通信协议，包括DL/T634.5.101-2002、DL/T634.5.104-2002及部颁CDT等常用标准规约。3. 具有接收AVC主站下发的电压计划曲线的功能。4. 支持发电厂操作人员输入高压母线电压计划曲线的功能在调试状况下，支持发电厂操作人员输入高压母线电压目标值、各机组无功功率目标值的功能。5. AVC子站系统的投入与退出控制在上位机柜或下位机柜设置手把或压板，运行人员可通过手把或压板进行AVC的投入/切除操作，同时也可通过水轮机监控系统/火电机组DCS系统实现AVC的投入与退出。6. 远方控制和本地控制切换功能。7. 支持闭环、半闭环、开环控制模式。在闭控制模式下，AVC子站接收AVC主站的实时控制指令，对发电机组进行闭环控制。在半闭环控制模式下，AVC子站不接收AVC主站的指令而根据存入其历史数据库中给定的电压曲线进行当地闭环控制。在开环控制模式下，AVC子站不进行控制操作。8. 操作权限管理功能。9. 优化计算分析功能。应采用成熟的算法（包括等功率因数法、无功功率等比例分配法、相似调整裕度法、等微增率法等），根据选定的优化策略给出全厂的无功需求量，并进行各机组的无功功率分配。在选用优化策略时要考虑水轮发电机组和汽轮发电机组不同的运行特性，以避免产生失控现象。10. 数据存储功能，可存储采集的数据点并形成历史数据库，用于绘制趋势曲线和形成报表。数据采样周期可用户自定义，对网调下发的控制命令支持触发采样。历史数据可存储一年。13） 事件顺序记录（SOE）和操作记录功能，对位置信号、保护动作信号、故障信号等需要快速反应的开关量应采用中断方式，并按其变位发生时间的先后顺序进行事件顺序记录。11. 能方便地监视AVC子站的运行工况、母线电压、发电机机端电压、有功功率、无功功率、定子电流、转子电流、开关状态、与其他设备的通信状态。 12. 报警处理和事件记录功能，AVC子站运行异常或故障时能自动报警、推图，自动闭锁调控输出，并对AVC子站告警、闭锁原因、人员操作等形成事件记录。13. GPS对时功能，应具有接收当地GPS时间信号的功能，也可以接收AVC主站的广播对时信号，保证系统时间统一。14. 自诊断自恢复，具有硬件“看门狗”，AVC子站系统出现故障后能自动重启，无需人工干预15. 全厂控制模式下，当远方调节时，AVC子站在规定的主站控制周期内未收到主站命令应报警并自动转为本地控制。16. 在给定单机无功功率控制模式下，当远方调节时，如AVC子站在规定的主站控制周期内未收到主站命令应报警，保持原有工况，并自动转为本地控制。17. 系统管理和参数设置功能，能够进行各类参数的维护。18. 计算统计和报表功能，对遥测量进行最大/小值及发生时刻等统计，可分时段统计母线电压的合格率等，并形成报表。19. 画面显示与维护功能，可以方便地绘制各类图表。20. 必须具有防止继电器接点粘连的功能。21. 本地校核功能，子站可对主站下发的控制目标、控制用的基础量测进行校核，并将接收到的控制命令返送主站。22. 提供每台机组可视化的P-Q图及实时的机组运行点。23. 具有闭锁调节功能，(1)当给定值超出闭锁限值，而实际值并没超出闭锁限值时，则闭锁调节；(2)在某种特殊情况下，如：给定值超出闭锁限值，而实际值由于电网的原因也超出闭锁限值的情况下，超出上限时，禁止增输出，开放减输出，并将实际值调到闭锁限值以下；超出下限时，禁止减输出，开放增输出，并将实际值调到闭锁限值以上。此时应避免超出该发电厂的调节能力。24. 具有控制结果的检验功能。在一定时间内无功调节未达到预期效果时，应闭锁控制，并发出告警；为防止震荡调节，宜采用自适应变动控制步长以逼近控制目标。25. 具有扰动辨识和闭锁功能。在系统发生大扰动（如低频振荡等）时，能自动或利用其他系统的信息发现扰动并闭锁控制。9 AVC子站信息要求AVC子站需采集的信息包括：9.1模拟量信息1. 发电厂高压母线电压，该量测值应取自高压母线的PT端，而非取自主变压器高压侧 的PT端；2. 主变高（中）压侧有功、无功；3. 机组有功功率；4. 机组无功功率；5. 机组机端电压；6. 机组定子电流；7. 机组转子电流；8. 厂用电电压。9.2开关量信息1) 机组断路器、隔离开关位置信号（可选项）；2) 机组AVC远方/就地状态信号；3) 机组AVR故障、异常告警信号。10 AVC子站上送的信息要求10.1 AVC主站要求上送的信息遥信信息：1) AVC子站远方控制/就地控制信号2) 各机组的AVC投入/退出信号3) 各机组的上、下调节闭锁信号10.2 AVC主站下发的控制信息发电厂高压母线电压目标值（全厂模式）11 AVC子站接口规范11.1 AVC子站与网调AVC主站的通信接口要求AVC子站与网调AVC主站可直接通过数据网通信，通信规约为DL/T634.5.104-2002标准规约。11.2 AVC子站与AVR/DCS/水轮机监控系统的接口要求 AVR状态信号用无源接点方式输出至AVC子站。 AVC子站增减励磁脉冲输出信号要求采用无源接点。 AVC子站增减磁状态通过无源接点与DCS/水轮机监控系统相连接。 AVC子站增减磁的数值通过420mA的模拟量输出给DCS/水轮机监控系统，以便值班员观测。12 AVC子站安全约束条件当出现以下情况之一者，AVC子站应自动闭锁相应机组或退出运行，正常后解锁并恢复调节：l 当AVC量测偏差大或控制无效果时，AVC子站应发出报警信号，同时闭锁控制。l AVR出现异常、故障时，应闭锁控制。l 高压母线电压越控制限值上限，应闭锁增磁控制；高压母线电压越控制限值下限，应闭锁减磁控制。l 机端电压越控制限值上限，应闭锁增磁控制；机端电压越控制限值下限，应闭锁减磁控制。l 机组定子电流越上限，应闭锁增磁控制。l 机组转子电流越上限，应闭锁增磁控制。l 机组有功越闭锁限值，应闭锁控制。l 无功功率越控制限值上限，应闭锁增磁控制；无功功率越控制限值下限，应闭锁减磁控制。l 厂用母线电压越控制限值上限，应闭锁增磁控制；厂用母线电压越控制限值下限，应闭锁减磁控制。l 在系统发生大扰动时，应闭锁控制。l 在系统发生低频振荡时，应闭锁控制。13 设备配置要求13.1硬件配置要求l 应采用工业级的成熟设备。主机应双机冗余配置，应采用低功耗、无旋转硬盘和冷却风 扇的嵌入式工业控制机。l 应配置足够数量的串行通信口和以太网口以满足与主站和其他设备的通信。l 应配置安全防护设施，以保证系统的安全运行。l 应配置交、直流双电源输入单元。13.2软件配置要求l 软件配置应满足功能规范的要求，具有良好的实时性和可维护性，应包括数据采集、处理、通信和诊断等各种软件。l 软件应遵循国际标准，满足开放性的要求。l 软件应便于用户进行二次开发、在线安装、生成/修改新的应用功能。l 必要时应配备一套完整的、可运行的软件备份。l 应留有用户用于运行维护的接口。l 必要时应配置防计算机病毒、反入侵软件。14 设备运行条件14.1环境条件l 海拔高度：1000ml 环境温度：最高温度：45 最低温度：-10 最大日温差：25l 相对湿度（环境温度为20时）：日平均相对湿度：95 月平均相对湿度：80l 抗震等级：水平加速度：0.2g 垂直加速度：0.1g14.2供电电源应采用直流和交流不间断电源互为热备用进行供电，保证装置工作可靠性。1. 交流电源l 额定电压：单相220V，允许偏差20%+15%l 频率：50Hz，允许偏差0.5Hzl 波形：正弦，波形畸变不大于52. 直流电源l 额定电压：110V或220V，允许偏差20%+10%l 纹波系数：不大于514.3接地条件机柜及电缆屏蔽层