AVC装置在自备电厂的应用 陈东 - 副本

1、AVC装置在自备电厂的设计与应用摘要随着我国电力装机规模越来越大，电网骨架结构越来越强，对提高电网电压质量、降低系统网损、提高电压稳定的呼声日益强烈，传统的电压调节仅靠运行人员手动调节，不仅调节精度比较粗，劳动强度也比较大，难以以较高标准完成对电压的控制。山西电网正是基于提高电网电能质量，提高电网经济运行考虑，在省内各主要厂、站增加自动电压控制手段，按照调度端AVC主站的命令自动控制电厂端高压母线电压。兆丰铝业公司自备电厂是山西电网的重要发电厂之一， AVC（自动电压控制）装置的投入具有非常重要的意义。本文对xxxxxxxxx（以下简称自备电厂）AVC装置投入前的准备工作，试验工作、投入后的运

2、行情况及存在的问题进行了分析，并总结出相应的改善方法、措施。关键词：火力发电厂；自动电压控制；提高电能质量Abstract随着我国电力装机规模越来越大，电网骨架结构越来越强，对提高电网电压质量、降低系统网损、提高电压稳定的呼声日益强烈，传统的电压调节仅靠运行人员手动调节，不仅调节精度比较粗，劳动强度也比较大，难以以较高标准完成对电压的控制。山西电网正是基于提高电网电能质量，提高电网经济运行考虑，在省内各主要厂、站增加自动电压控制手段，按照调度端AVC主站的命令自动控制电厂端高压母线电压。兆丰铝业公司自备电厂是山西电网的重要发电厂之一， AVC（自动电压控制）装置的投入具有非常重要的意义。本文对

3、兆丰铝业公司自备电厂（以下简称自备电厂）AVC装置投入前的准备工作，试验工作、投入后的运行情况及存在的问题进行了分析，并总结出相应的改善方法、措施。As China's power installed capacity is more and more big, the grid structure is more and more strong, to improve voltage quality, reduce network loss, improve voltage stability has become increasingly strong, traditional v

4、oltage regulation by the operating personnel manual regulation, not regulation accuracy is rough, the labor intensity is relatively large, it is difficult to control the voltage with a high standard. Shanxi power grid is to improve the power quality based on consideration of economic operation of th

5、e power grid, improve, increase in the automatic voltage control means the main factory, province station, according to the dispatching end AVC master commands end of the high voltage bus voltage control of power plant. Mega Aluminum Inc owned power plant is one of the important power plant in Shanx

6、i power grid, the AVC (automatic voltage control) device input is very important. The mega Aluminum Inc owned power plant (hereinafter referred to as the power plant) preparations for AVC device investment, operation test, input and existing problems are analyzed, and summarizes the measures to impr

7、ove the method, the corresponding.关键词：火力发电厂；自动电压控制；提高电能质量Keywords: thermal power plant; automatic voltage control; improve the quality of electric energy目 录摘要.1Abstract.21.自备电厂电气系统介绍.51.1 发变组系统介绍.51.2 供电系统介绍.81.3 厂用电系统介绍.82.基础知识介绍.92.1 无功和电压.92.2 电压的调整方法.102.3 发电机的运行状态和励磁状态.103.AVC装置的介绍.103.1无功电压调整的

8、现状及AVC的意义.113.2 AVC的一般功能原理.114.自备电厂AVC装置的投运.124.1进相运行试验.194.2自备电厂AVC的实施方案.214.3 AVC装置的开环调节.314.4 AVC装置的闭环调节.335.AVC装置的运行.355.1AVC装置运行中的异常处理.355.2 AVC装置的运行情况.36 5.3 AVC装置投运后的运行效果.40结束语.42致谢.43参考文献.44 1 自备电厂电气系统介绍在分析AVC装置的应用之前，我们先来了解一下自备电厂的电气系统，这样才能有针对性的进行分析。1.1 发变组系统的简介1.1.1 发电机系统 1.1.1.1xxxxxxxxxxxx

9、xxxxx发电机组，为哈尔滨电机厂生产的QF-135-2发电机，冷却方式为空冷，接线方式为YY，主接线端子6个.工作原理：AVC装置接受省调AVC主站下发的我厂500KV母线电压的控制目标值，经过对机组运行方式、参数的判别计算和相应的无功优化分配策略，将500KV母线目标值转换为投入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RCS-9708C装置分别下发至各台机组DEH的AVR中90R（#7机组90A）进行控制，实现对机组无功功率的自动控制，从而达到调整500KV系统电压的目的。在具体控制中，本系统设置了远方控制和就地控制两种方式。远方控制就是实时接收省调下发的母线电压

10、命令值，AVC系统根据命令值进行实时的调节。就地控制是在与中调远动通道出现故障时，值长可以根据实际情况，对母线电压值进行设置，AVC系统控制500KV母线电压在不偏离给定值.系统的构成：AVC上位机功能由两台操作员工作站承担，AVC软件安装在两台机器中，互为备用。中调下发的母线电压（无功）指令通过远动装置RCS-9698D接收，并传送到NCS数据网中，AVC上位机从数据网中获取目标值在与本地母线电压实测值进行比较后，实时给出控制策略和无功分配结果，形成控制命令后下发给到RCS-9708C装置，以遥控的形式输出增磁减磁脉冲给机组DCS，来实现电压无功的自动调节。如下图所示：本厂AVC装置使用南瑞

11、的RCS-9700NCS系统，分别在#2、4、5、7机保护室测控柜安装1台测控装置（RCS-9708C），共4台测控装置，AVC服务器2台（互为备用）、NCS监控系统的操作员站2台（后台机）等硬件设备。1.AVC系统功能 AVC系统具有遥测、遥信、遥调、遥控四遥功能。系统可以独立采集各台机组的机端电压、定子电流、厂用电母线电压、机组的有功和无功等重要遥测量，也可采集RTU转发的数据，并可以分别独立作为闭锁条件，保证数据准确，系统安全。 运行人员在AVC上位机，操作可控机组的投退，投入、退出AVC系统功能。  操作带权限管理功能，保证操作安全。 

12、 计算分析功能，采用常用的成熟的基本算法（包括等功率因数、无功功率等比例分配、相似调整裕度等）对目标值进行计算分析，给出各机组的无功出力。 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，历史数据可存储两年。   运行监视功能，能方便地监视AVC系统的运行工况，配有控制表、控制策略表、运行信息表、出错信息表、闭锁信息表、控制命令表、发电机信号表、厂站接线图，提供完整详尽的运行信息，供运行人员监视使用。  报警处理功能，AVC系统运行异常或故障时能自动报警，根据报警和闭锁的级别不同分为自动复归和手

13、动复归两种，自动复归的信号在信号恢复正常后，自动复归，AVC会继续正常运行，无需运行人员干预；手动复归的信号由于是关系发电机安全的重要信号，需要运行人员在确认信号真正复归后，进行手工复归后，AVC成会投入运行。   GPS对时功能，可以接收当地GPS时间信号，也可以接受中调AVC主站的广播对时，保证系统时间统一。  事件记录功能，可对AVC系统告警、闭锁原因、人员操作等形成事件记录，可以通过告警窗口和历史记录对发生的报警信号进行查找。  数据库的建立与维护功能，利用数据库编辑器，可以在数据库中方便的添加、删除闭锁信号，便于操

14、作。 计算模块能实现自动分配，根据选定的优化策略，可以根据各台机组的实际运行情况和AVC主站下发的命令值自动调节各台机组的无功。可以根据目标值对电厂的各台机组统一调节，也可以根据接收到的指令值分别对各台机组进行独立调节。  全厂控制模式下，当远方调节时，AVC系统长时间收不到主站命令会发报警信号，并闭锁AVC控制，并自动转为开环控制。  具有防止出口脉冲继电器接点粘连的功能。2. 机组AVC装置的安全约束条件： 下述情况将闭锁相应单元机组的AVC控制： 35.3.1 单元机组任一台自动励磁装置故障。 单元

15、机组发变保护动作。  单元机组无功功率超限值-40Mvar-190Mvar。 35.3.4 单元机组无功超低励限制范围。  机端电压超0.95U1.05U范围。  单元机组6kV厂用母线电压超0.93U1.03U范围。 35.3.7 发电机定子电流超1.00I。  AVC装置信号偏差大（与当前运行工况比较）或作用持续时间超时（长期控制无效果），则退出计算模块运行。 下述情况AVC软件退出闭环运行：  中调与AVC装置上位机通讯信号中断、RTU系统

16、与AVC装置上位机通讯信号中断或AVC装置下位机与上位机通讯中断。   500KV母线电压超出518-530KV范围。发电机中性点经中性点经副边带电阻的变压器接地。励磁系统采用机端励磁变静止可控硅整流的自并励方式，由励磁系统调节器、可控硅整流装置、灭磁装置及过电压保护装置、励磁变压器组成，采用中国电力科学研究院生产的型号为WKKL-2000的微机励磁调节器。3.AVC注意事项：  机组AVC控制的正常投、退应按省调调度员的指令进行。 设备异常情况下，现场可人工将机组AVC控制紧急退出运行，并及时汇报省调调度员。  

17、AVC装置因某一安全约束条件越限自动退出运行时，也应及时汇报省调调度员。  因AVC装置控制的参考电压取自500KV 段母线，当500KV段母线停役操作前，应先联系省调调度员AVC控制，500KV段母线恢复运行正常后再投入AVC控制运行。   机组正常降负荷至210MW以下运行时，应联系省调调度员先退出机组AVC控制方式运行。 运行人员不得修改AVC系统中的有关安全约束条件和其他有关设置参数。AVC系统中有关参数的修改应以省调下达的通知单或经电厂生产主管部门批准的变更通知单执行，由检修部电气人员负责修改。 如有机组AVC未投

18、，值长应根据实际情况相应调节未投入AVC机组的无功，保证投入AVC机组有一定的无功调节余量；调节时应缓慢调整，使500KV电压在合格范围。只有单台机组能投AVC时不投AVC。 正常机组AVC投退的后台机上操作由相应机组值长负责。但AVC系统总投退由主值长负责，日常监视巡查由相应控制室电气副值负责，各机组监盘人员也应注意本机无功及发电机出口电压，如有异常及时通知值长处理。 当与省调远动通道出现故障或其他原因需要就地控制时，值长可以根据实际情况，对母线电压值进行设置，AVC系统控制500KV母线电压在不偏离给定值（用鼠标右 .AVC控制原则： 首先保证电网安全稳定运行

19、  保证电压合格 降低网损  对发电厂无功进行调节，AVC子站采用如下两大类控制思想，一种是由折算的总无功，经计算直接确定出各机组的无功目标进行快速直接调节，另一种是采用对总无功目标在机组间按一定的原则分配；同时又充分考虑母线电压和母线电压目标的差值，对机组进行变步长的智能调节控制，对机组进行增减磁的调节速率是由母线电压目标和当前母线电压的差值自动调节确定。 AVC主站 AVC master station指设置在调度（通信）中心，用于自动电压控制（AVC）分析计算并发出控制指令的计算机系统及软件。

20、60;AVC子站AVC slave station指运行在电厂或者变电站的就地控制装置或软件，用于接收、执行主站的控制指令，并向主站回馈信息。  分散控制方式 借助变电站侧已经建设的VQC系统或监控系统中已有的电压控制模块，经改造升级为具有完善安全闭锁控制逻辑的AVC子站，主站侧不给出电容器、电抗器和有载调压分接头的具体调节指令，而是下发电压调节目标或无功调节目标，子站根据此目标计算对无功调节设备的控制指令并最终执行. 1.1.2 主变、高厂变、励磁变1.1.2.1主变压器采用沈阳华美变压器制造有限公司生产的型号为SFP10-1800

21、00/220强迫油循环风冷变压器，中性点有接地刀闸，可以根据机组实际运行情况拉开或合上。1.1.2.2高厂变采用山东现代达驰电工电气股份有限公司生产的型号为SF10-25000/13.8kV油浸风冷变压，中性点经高电阻接地。1.1.2.3励磁变采用海南金盘电气股份有限公司型号为ZSCB91250/13.8干式变压器。1.1.3 发变组系统的接线方式1.1.3.1发电机、主变、高厂变、励磁变采用封闭母线连接，为发变组单元接线。封闭母线配有微正压装置，以防止结露。1.1.4 主设备规范表1-1 发电机规范型号励磁方式额定功率转速最大连续功率接线方式额定电流额定容量冷却方式QF-135-2静态励磁1

22、35000kW3000(r/mn)150000KWYY6654A 158824KVA空冷主引线端子数额定电压相数额定励磁电流额定频率额定励磁电压绝缘等级功率因数进风温度613800V31476.8A 50HZ237.1VF级0.8540 表1-2 励磁系统设备规范励磁调节器制造厂允许强励持续时间励磁装置型号额定电压额定电流中国电科究院20SWKKL-2000243V1544A 强励的顶值电流最大持续输出电流最大持续输出电压手动控制调节范围顶值电压倍数3088ADC1698.4ADC267.3VDC20110%2倍(486VDC)表1-3 高厂变规范制造厂型号额定容量额定电压额定电流山东现代达驰

23、电工电气股份有限公司SF10-25000/13.8kV25000kVA13.8kV/6.3KV1045.9A/2291.1A接线组别分接范围阻抗电压冷却方式中性点接地方式Dyn113.8±2×2.5%/6.3KV10.50%ONAF(油浸风冷)低压侧中性点经电阻接地表1-4 主变压器规范制造厂型号额定容量额定电压额定电流沈阳华美变压器制造有限公司SFP10-180000/220180000KVA(242KV±2X2.5%)/13.8kV429.4/7530.7冷却方式中性点接地方式负载损耗接线组别阻抗电压OFAF (强迫油循环风冷)直接接地但允许断开运行427.2

24、KWYN,d11Uk=13.2%表1-5 启备变规范制造厂型号额定电流额定电压沈阳华美变压器制造有限公司SFZ10-25000/22062.8/2291.1/481.1A230KV±8×1.25%/6.3kV/10KV 接线组别阻抗电压冷却方式中性点接地方式Yyn0+d1110.50%ONAN/ONAF(油浸风冷)高压侧中性点直接接地低压侧中性点经电阻接地1.2 供电系统简介1.2.1 供电系统设备220kV系统母线为内外母布置，采用河南平高电气股份有限公司生产的型号为W10B-252 的SF6断路器，型号为GW7-252和GW16-252的隔离开关。内外母线各配一台型号为

25、TYD220/-0.01H的电压互感器。1.2.2 供电系统的运行1.2.2.1供电系统为220kV系统，采用双母线接线方式，共有5回出线，其中电兆、线带电解铝厂负荷，红电、线为与系统的联络线。1.2.2.2 1#、2#机组负荷经主变压器升压后上220kV系统母线，供给电解铝厂及电网，1#、2#机组负荷不能满足电解铝厂需求时，大网将从红电、线倒供电给电解铝厂。1.2.2.3 3#机组负荷经主变压器升压后不上220kV母线，直接供给红卫变电站，即红电线。1.3 厂用电系统简介1.3.1 高压厂用电系统设备启备变采用沈阳华美变压器制造有限公司生产的SFZ10-2500/220油浸风冷变压器，高压侧

26、中性点直接接地，低压侧中性点经电阻接地。6kV开关采用KYN28A-12系列的成套组合开关，其中大电流开关采用中置式小车真空开关，小电流开关采用中置式F-C小车开关。1.3.2 高压厂用电系统的运行方式高压厂用电系统为6kV系统，采用单母线接线，为中性点经电阻接地系统，正常情况下，由各自的高厂变供电，启备变为6kV各段母线的备用电源，工作电源与备用电源之间采用快切装置切换。1.3.3 低压厂用电系统设备低压变压器(除京宇换热站外）均采用山东现代达驰电工电气股份有限公司生产的干式变压器，根据所带负荷的大小配置不同容量的变压器，中性点均为直接接地。380V及MCC各段大负荷开关采用框架断路器，小负

27、荷设备采用抽屉式组合开关。京宇换热站采用1.3.4 低压厂用电系统的运行方式各低压母线均设备用电源，除输煤、段外，均设备自投装置，输煤、段的工作电源失电时需要手动投入备用电源；各双电源MCC段中，1#、2#、3#空冷塔MCC电源装有切换装置，工作电源失电后，备用电源可以自动投入，其它双电源MCC段，工作电源失电后需要手动投入备用电源。1.3.5 直流系统设备直流系统主要提供给全厂控制、保护、直流油泵、事故照明、自动装置、热工电源等装置电源，由五套充电屏、三套蓄电池、三套微机绝缘检测仪、三套摇信采集装置、12面馈电屏组成。直流系统采用单母线接线方式，可以通过联络开关进行灵活的切换。1.3.6 U

28、PS系统交流不停电电源(UPS)系统向机组重要负荷提供高性能电源。我厂采用的是深圳威克赛自动化工程发展有限公司PEW1000系列60kVA UPS。正常运行时，由三相交流主输入电源供给整流器，经整流器整流滤波为直流，再送入逆变器转变为稳频、稳压的工频单相交流电向负载供电。当主输入电源故障或整流器故障时，直流电源经电池开关、逆变器无间断的对负载提供优质可靠的交流电。如果逆变器对负载供电不安全， UPS将自动切换到自动旁路。本装置有手动旁路开关，以保证UPS检修和维护时不中断负载电源。2 基础知识介绍2.1无功和电压2.1.1无功功率2.1.1.1无功功率的概念在具有电感或电容的电路中，在每半个周

29、期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后，再释放，又把贮存的磁场（或电场）能量再返回给电源，只是进行这种能量的交换，并没有真正消耗能量，我们把这个交换的功率值，称为“ 无功功率”。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。单位：Var,符号：Q2.1.1.2无功功率的作用电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变

30、压器也不能变压，交流接触器不会吸合。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用点设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。2.1.2电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数的关系P=UIcos Q= UIsin S=UI S²=P²+Q² cos=P/S2.1.3电力系统无功负荷的构成2.1.3.1感应电动机 约占652.1.3.2变压器损耗 约占202.1.3.3其它 约占152.1.4无功电

31、源构成2.1.4.1发电厂无功出力2.1.4.2补偿电容器2.1.4.3输电线充电功率2.1.4.4静止无功补偿器 、调相机 2.1.5电网低电压运行的危害2.1.5.1电压下降，造成发电机有功功率输出稳定极限下降；2.1.5.2发电厂辅机输出功率下降，影响发电机有功输出； 2.1.5.3送变电设备由于电压降低造成输电能力下降； 2.1.5.4线路充电无功、补偿电容器提供无功量下降； 2.1.5.5线路有功损耗增加； 2.1.5.6烧毁用户电动机；2.1.5.7当电压下降到额定的6570时，无功电压静态稳定破坏，系统电压崩溃，大面积停电；2.1.6电网高电压运行的危害2.1.6.1电气设备绝缘

32、损坏； 2.1.6.2变压器过励磁当变压器电压超过额定电压的10，使变压器铁芯饱和，铁损增大。漏磁使箱壳等金属构件涡流损耗增加，变压器过热，绝缘老化，影响变压器寿命甚至烧毁变压器。2.1.7电压合格范围规定（输电） 2.1.7.1 500KV母线，最高不超过额定电压10，最低运行电压不应影响电力系统同步稳定，电压稳定，厂用电的正常使用及下一级电压调节 2.1.7.2发电厂和500KV变电所的220KV母线。电压允许偏差为额定电压010，即220242KV； 2.1.7.3电厂和220KV变电所的11035KV母线，电压允许偏差为额定电压37；2.1.8电压合格范围规定（供电） 2.1.8.1

33、35KV及以上供电 ±52.1.8.2 10KV及以下为±7 2.2 电压的调整方法2.2.1电压优化控制一般原则 在留足事故紧急备用，且考虑不使电气设备绝缘损坏和变压器过励磁情况下，尽量使系统电压运行于允许的高水平。2.2.2电网电压调整特点 2.2.2.1电力系统各节点电压特性通常情况下各不相同 ;2.2.2.2与电网结构有较大关系; 2.2.2.3电压不能全网集中统一调整，只能分区调整控制2.2.3逆调压原理高峰时段，系统消耗无功较大，发电厂多发无功，抬高送端电压，使受端电压抬高，同时线路充电无功功率增大，系统输送有功能力强。低谷时段，无功负荷小，此时发电厂降低母线电

34、压，发电机少发无功，线路充电无功功率小，使受端不致高电压。2.2.4电网电压调整手段 2.2.4.1调节发电机无功出力 2.2.4.2投切电容器2.2.4.3投切电抗器； 2.2.4.4调节主变分接头； 2.2.4.5调节其它无功设备；2.3 发电机的运行状态、励磁状态2.3.1发电机的三种运行状态2.3.1.1滞后运行(常态运行)-发电机向电网同时送出有功功率和无功功率(容性)。2.3.1.2超前运行(进相运行)-发电机向电网送出有功功率，吸收电网无功功率。2.3.1.3调相运行-发电机吸收电网的有功功率维持同步运转，向电网送出无功功率(容性)。2.3.2发电机进相运行与迟相运行的过渡发电机

35、正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行。当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行。2.3.3发电机进相运行的特点2.3.3.1同步发电机进相运行时较迟相运行状态励磁电流大幅度减少,发电机电势Eq亦相应降低。2.3.3.2从P-功角关系看,在有功不变的情况下,功角必将相应增大,比值整步功亦相应降低,发电机静态稳定性下降。其稳定极限与发电机短路比,外接电抗,自动励磁调节器性能及其是否投运等有关。2.3.3.3进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相运行时增大。特别

36、是大型发电机线负荷高,正常运行时端部漏磁比较大,端部铁芯压指连接片温升高,进相运行时因为漏磁增大,温升加剧。2.3.3.4进相运行时发电机端部电压降低,厂用电电压也相应降低,如果超出10%,将影响厂用电运行。 因此,同步发电机进相运行要通过试验确定进相运行深度。即在供给一定有功状态下,吸收多少无功才能保持系统静态稳定和暂态稳定,各部件温升不超限,并能满足电压的要求。2.3.3.5当系统供给的感性无功功率多于需要时,将引起系统电压升高,要求发电机少发无功甚至吸收无功,此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行。2.3.3.6制约发电机进相运行的主要因素有（1) 系统稳定的限制；(2) 发电机定子端部

37、件温度的限制；(3) 定子电流的限制；(4) 厂用电电压的限制。2.3.4发电机励磁状态2.3.4.1正常励磁 ：即发电机的全部输出功率均为有功功率。即cos=1，此时发电机的激磁电势为E。2.3.4.2过励：增加发电机的励磁，使其超过“正常励磁”称为过励。2.3.4.3欠励:减少发电机的励磁，使其小于“正常励磁”称为欠励。3 AVC装置介绍3.1无功电压调整的现状及AVC的意义3.1.1 国内无功电压控制现状国内目前对发电厂无功电压的管理考核方式，主要是由调度中心按照高峰、平谷和低谷等不同时段划分母线电压控制范围，按季度向各发电厂下达曲线指标，发电厂则根据曲线要求，实行人工24小时连续监视参

38、数，及时调节发电机无功出力，以维持母线电压在合格范围内。这种沿用了多年的就地分散控制管理模式，在当前电网结构日益复杂的形势下逐渐暴露出了一些弊端，存在的主要问题是：3.1.1.1事先给定的电压曲线和无功设备运行计划是离线确定的，并不能反映电网的实际情况，按照这种方式进行调节往往带来安全隐患。3.1.1.2电网运行人员需要时刻监视系统电压无功情况，并进行人工调整，工作强度大，而且往往会造成电网电压波动大。3.1.1.3电厂之间，无功调节对相互母线电压影响大，无功调节矛盾突出。由于各电厂只关注自身母线电压，没有从全局角度协调无功分配，电网无功功率无谓搬运现象突出，经常出现无功环流现象，造成不必要的

39、有功损耗。各厂、站无功电压控制没有进行协调，造成电网运行不经济。3.1.1.4上述问题的存在，既增加机组进相深度，影响机组和电网安全稳定运行，也使网损增加，影响经济性。因此，有必要发展AVC(自动电压控制)系统，从全局对电网无功潮流和发电机组无功功率进行协调控制，实现电厂母线电压和无功功率的自动调控，合理协调电网无功分布，以保证电网安全稳定运行，提高电压质量和减少网损，降低运行人员劳动强度。近几年来国际上几次重大的电网事故如美加大停电，都有无功电压的问题造成电压崩溃，致使电网瘫痪。无功电压自动控制技术越来越引起重视，在华北电网，基于分层分区控制技术的二/三次电压控制技术在各个电厂逐步进入应用。

40、3.1.2自动电压无功调控系统AVC系统将发电厂母线电压的调整由人工监控改为自动调控，意义重大。3.1.2.1提高稳定水平：网内电厂全部投入装置后，通过合理分配无功，可将系统电压和无功储备保持在较高的水平，从而大大提高电网安全稳定水平和机组运行稳定水平。3.1.2.2改善电压质量：电压监督电压合格率得到大幅度提高。3.1.2.3消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度。3.2 AVC的一般功能原理3.2.1AVC的定义AVC是自动电压控制（Automatic Voltage Control）的简称，它是利用计算机和通信技术，综合考虑系统中各种调压手段，根据电网运行的实时信息

41、对全网进行无功优化计算，并将调节命令下发至各台受控设备，实施闭环控制，以达到保证电网安全、优质和经济运行的目的。3.2.2 AVC系统与现有当地电压控制设备的本质区别：全局性、综合性、实时性。3.2.3电网AVC系统框图，见图3-1.3.2.3.1在调度端进行电网无功优化计算，把结果下发到电网各可控节点（如电厂、变电站）3.2.3.2电厂AVC装置根据下发的指令调整电厂的高压母线电压或机组的无功出力。3.2.3.3变电站AVC装置根据下发指令调整主变分接头、投切变电站低压无功补偿设备。图3-1 电网AVC系统框图4.自备电厂AVC装置的投运4.1机组的进相试验4.1.1进相试验的目的发电厂AV

42、C装置投运后，它会根据主站下发的指令进行发电机电压或无功的调整，在调整工程中，势必会造成发电机组由迟相运行状态过渡到进相运行状态。机组在进相运行状态时，发电机吸收系统无功功率，从而达到降低系统电压的目的。发电机能不能进相运行，取决于发电机的无功进相能力。由于制造工艺和安装质量不一样，每台机的进相情况是不同的。每台机都必须单独做进相试验，然后得出在不同负荷下的进相深度，以及不同进相深度时，发电机端部发热和对厂用电电压方面的影响，并考验低励限制、失磁保护、失步保护等功能的正确性。4.1.2进相试验的步骤4.1.2.1发电机在并网前的额定转速和额定电压下校准发电机功角零位。4.1.2.2系统和机组的

43、运行方式已调至可进行试验的状态，电厂其它机组正常运行，且要保证迟相运行。4.1.2.3维持发电机有功负荷某一固定值(如50%，75%，100%)，再按要求的速度进行减磁。直到励磁调节器低励限制动作为止，记录各点的相关数据。目的是为了在不破坏机组静态稳定性前提下，得出机组对系统调压的能力。4.1.3试验中的注意事项4.1.3.1运行人员密切监视6kV厂用电压不低于5.7kV，400V厂用电压不低于361V，试验过程中，当厂用电压降至5.7kV、361V时，不得启动大型辅机。4.1.3.2运行人员要特别注意所有厂用辅机的运行情况，做好由于厂用电压降低造成辅机设备出力不足或跳闸的事故预想。4.1.3

44、.3试验过程中，如果系统或电厂发生事故，应立即停止试验，快速增加2#发电机励磁电流，迅速将发电机拉回迟相运行。4.1.3.4电气运行人员严密监视发电机定子铁芯温度不得超过120。4.1.3.5试验过程中，如果发生异常情况，1#发电机解列后，锅炉要保持参数，汽机要保持转速，随时准备重新并列。4.1.3.6试验过程中，电气运行3台机组均安排监盘人员，2#、3#发电机组应保持有功功率和无功功率基本上不变，定子电压保持稳定，并根据现场调试人员的要求进行适当调整。4.1.3.7在机组进相试验过程中，如果由于机组厂用电压降低的限制原因使试验机组进相深度达不到要求，可以将机组厂用电切换到厂备变，继续进行试验

45、，直至达到试验限制值。4.1.3.8试验过程中及低励限制定值调整过程中，欠励限制动作后，不得再进行减磁操作。4.1.4试验过程中出现事故的处理发电机在进相运行试验中，在励磁系统进行较大幅度的调整时有可能失磁。4.1.4.1失磁的现象4.1.4.1.1 DCS“发电机失磁”报警，厂用电自动切至备用电源带。4.1.4.1.2转子电流表、电压表指示零或接近于零；4.1.4.1.3定子电压表指示显著降低；定子电流表指示升高并晃动；4.1.4.1.4发电机有功功率表的指示降低并摆动;4.1.4.1.5发电机有功功率表的指示负值。4.1.4.2处理：4.1.4.2.1检查厂用电源的切花情况，若未自动切换，

46、立即手动切换。4.1.4.2.2迅速增加励磁，将发电机拉回迟相运行状态。4.1.4.2.3立即通知汽机迅速降负荷至50MW以下。4.1.4.2.4失磁后发电机将进入异步运行状态，若机组振动增大，发电机各表计摆动幅度增大，15分钟内机组无法拉回迟相运行状态，立即打闸停机。4.1.4.2.5严密监视运行机组的工况，根据实际情况，适当增加运行机组的励磁电流，但不得超过额定值。4.1.5试验数据表4-1 1#机进相试验记录表电源有功功率(MW)无功功率Q(Mvar)cos功角定子电压(kV）定子电流(A）励磁电压(V）励磁电流(A）6kV段电压(kV）化水段电压(V）220kV母线高厂变81.054-

47、19.520.9745.713.03371985.48634.35.94361.1228.6107.4-15.430.9851.613.044842108.6777.25.925361.1228134-5.40.9953.713.15971133.6967.65.875360.3227.5启备变106.24-46.110.9164.712.77528294.43705.16.2388227.3136.13-350.9664.612.866381125900.56.2388227.381.115-48.730.8559.812.76429373.65546.76.2388227.5表4-2 2#

48、机进相试验记录表电源有功功率(MW)无功功率Q(Mvar)cos功角定子电压(kV）定子电流(A）励磁电压(V）励磁电流(A）6kV段电压(kV）380V段电压(V）220kV母线高厂变80.688-15.550.9848.7712.77370741.61675.86.09361.6228.2108.62-4.6350.9951.8612.94850123.78726.1361.4228.7135.27015612.926061146.610566.09361228.5启备变80.8-48.120.8665.8812.44436175.21576.96.3375227.5107.71-42.4

49、50.9368.3612.55372102.4773.66.3375227.9135.15-34.150.9669.212.596415130.3965.26.3375228.2表4-3 3#机进相试验记录表电源有功功率(MW)无功功率Q(Mvar)cos功角定子电压(kV）定子电流(A）励磁电压(V）励磁电流(A）6kV段电压(kV）380V段电压(V）220kV母线高厂变80.1-14.550.9947.612.8377243.5676.56.02361228.3106.3-5.320.9950.7712.94798120.78696.09362228.6134.7015512.95607

50、8144.510346.01362.2228.4启备变80.4-45.020.8564.212.3425177.2569.56.3377227.2106.5-40.50.967.812.45425101.3776.36.3377227.8135.28-32.220.9468.712.56377131.2959.46.3377228.34.2 自备电厂AVC的实施方案4.2.1电厂AVC系统的结构电厂侧AVC系统由1台后位机和2台上位机及3台下位机组成（图4-1）。屏柜之间通过超五类网线连接，上位机通过调度数据专网接受220KV母线电压目标值，分别把电压目标转换成每台机组的无功目标发给各母线对应

51、机组的下位机，由下位机根据发电机组的实际工况，充分考虑机组、电厂和电网的各种约束条件，通过控制机组无功来实现电压目标的闭环控制。下位机输出控制信号，通过DCS间接控制AVR系统来控制增减励磁。图4-1 发电厂AVC子站控制框图4.2.2上海铱控电力科技有限公司AVC装置的介绍4.2.2.1原理铱控发电厂自动调压装置以发电厂高压母线电压或总无功功率为控制目标，通过调节各发电机无功功率来实现电压控制。设备的特点之一，是在调节过程中，充分考虑了发电机的各种极限指标，使控制过程中保证发电机在合格的参数下安全、稳定运行。例如用当地设置的电压曲线，或远方发来的电压目标值，如果将使机端电压低到厂用电电压太低

52、，则用这种方法制成的装置会自动限制调整到保证厂用电正常的状态。又如当电压目标值使功率因数进相而引起功角过大，有可能影响机组稳定运行时，用这种方法制成的装置也会自动限制调整在允许的功角限制内，其它如定子电流、转子电流等都不会越限。因此，不论是当地设置的电压或无功曲线，或远方发来的电压或无功值，用这种方法制作的装置不但能实际执行，而且能充分考虑发电机安全稳定运行要求。4.2.2.2作用铱控发电厂自动调压装置以工业计算机和可编程控制器（PLC）为核心构成控制系统，软件模块化组合，根据各种运行方式，自适应跟踪调整。该装置是电网AVC系统或区域无功系统的电厂侧控制单元，通过协调控制每台发电机的无功进而实现对高压母线的控制。配合AVC主站或区域无功系统设备实现对电网的电压自动控制和无功优化，降低网损，提高电能质量。其接收AVC主站的系统电压给定，以发电厂出口电压为控制目标，经无功优化分配后，替代人工对AVR进行无功目标给定。4.2.2.3特点铱控的AVC设备是以每台机组为单位来实现闭环控制的，每个控制单元（下位机）都具有独立的数据采集、控制和保护等功能，也就是说，上位机将算好的无功指令及必要的过程控制参数下