AVC简介及其对电厂的影响 附AVC系统在电力系统中浅析及应用

AVC简介及其对电厂的影响

自动电压控制系统（AVC）作为一种在线的电网无功调度系统，近几年得到快

速的应用与发展。它对优化区域电网的无功潮流，改善电网供电水平起到了积极

作用。

一、AVC系统简介

1、定义：

自动电压控制（AVC）是以系统中各条母线的电压合格为约束条件，进行无

功-电压优化，并向设备下发控制命令的调节过程。

2、AVC基木结构

AVC系统一般由主站和子站组成。主站安装在区域电网的调度中心，子站

安装在发电厂侧。AVC主站根据系统无功优化潮流的计算，将节点电压控制命

令发送到子站，并接收子站反馈的状态信息。AVC子站在功能逻辑上又可分为

上位机和下位机。上位机接收主站的控制命令，向下位机下达各机组的目标无功。

图1AVC系统示意图

3、AVC目标控制模型

电厂侧子站接受到主站的目标控制值（节点电压）后，进行全厂无功计算,

给各机组分配目标无功。机组的无功调节控制量唯一取决于主站的目标控制值,

各机组的运行状态量（如机端电压、厂用母线电压、机组的有功和尢功等）只用

作判断是否允许AVC调节的安全闭锁条件。

目标控制值

在允许调行的机组间分配无功

#1G*2G

图2AVC目标控制模型示意图

这种控制模式，与传统的单机型AVR控制模式有很大区别。各电厂由于所

处的无功环境的差异，在AVC系统的调节下呈现出不同的问题。

二、对电厂的影响

1、对负荷中心附近电厂的影响

由于负荷中心消耗的无功较多，当电网配套的无功调节手段不足时，AVC

系统必然会要求附近的电厂增发无功，以满足电网维持电压水平的要求。如果电

网无功缺口较大，AVC就会不断地调高这些电厂的无功出力，直到发电机组的

相关参数（电压、电流、无功等）达到闭锁值。经常处于这种运行状态，必然会

对电厂造成很大的影响。

（1）加速绝缘老化。发电机组经常发出大量的无功，其厂内电压将长期偏

高，必然加速电气设备绝缘的老化。

（2）绝缘损坏的风险。在电网负荷的高峰期间，电厂发出的有功、无功都

处于高限，「用母线电压也会处在高位运行。转入负荷低谷运行后，电网的有功、

无功需求都会下降。此时，电厂有功出力减少，厂用负荷随之降低。

如果AVC下发的无功调节指令不变或减无功的调整力度不够，那么发电机

的厂用母线电压必然上升，甚至超过电气设备允许运行电压的极限值。可能造成

个别甚至大面积的电气设备绝缘损坏，危及发电机组的安全运行。

2、对远离负荷中心电厂的影响

远离负荷中心电厂发出的电能常要经过很长的高压线路来输送。这些输电线

路长则几百千米，短的也有几十千米。长长的高压输电线，成了电网的大容量无

功源。地处线路末端的发电厂，无功富裕，表现为升压站母线和厂用母线电压长

期偏局。

当电网电压偏高时，AVC系统肯定要求电厂吸收无功，因此，就会不断给

发电机组的AVR下达减磁指令，直至实现AVC设定的目标控制值或触发某一安

全闭锁条件。厂用母线处于发电厂的负荷末端，因此，率先闭锁AVC调节的基

本都是厂用母线电压低限。

AVC子站的厂用母线电压低限定值一般整定在电气设备允许长期运行电压

的下限。厂用母线电压经常运行在低限定值附近,对机组安全运行存在很大风险。

如果厂用母线电压在AVC调整下己运行在整定值的下限，当发电机组的运

行状态由负荷低谷时的低有功、低无功向负荷高峰时的高有功，低无功转变时，

厂用负荷相应会上升，其厂用母线电压必然下降。

电压的这种下降，不是由AVC系统调节的，而是因负荷的变动自然导致的,

AVC系统无法进行闭锁。如果厂用母线电压下降过低，可能导致某些对电压敏

感的设备跳闸，危及机组的安全。

结束语

AVC系统是一种新型的全局性的控制系统，对优化电网无功分布，改善系

统电压水平起到了积极作用。但是，由于其控制模式与传统的单机控制模式存在

很大区别，给发电机组的安全运行带来了一定的安全隐患。发电厂可有针对性的

采取应对措施，消除AVC系统对电厂的影响。

AVC系统在电力系统中浅析及应用

AVC系统网络示意图

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［摘要］自动电压调节器系统，以下简称“AVC”系统，在电力系统中的应用及

组网形式.

［关键词］AVC;励磁调节器;无功功率;自动控制;潮流

1、引言

近年来，随着经济和科技的发展、计算机自旬化设备的普遍应用以及高电压

等级、大容量和跨区电网的迅速发展，用户对电压质量的要求越来越高，在现代

超高压电网中，对系统电压和无功的要求越来越高，这就必须需要一种装置对这

个系统内的机组进行统一、合理的调整，来满足月户对电压的需求，系统无功的

储备，潮流的合理分配等。

2、电网运行中对无功功率的具体要求：

1）系统电压必须大于某一最低数值，以保证电力系统静态和暂态的运行稳

定性，以及变压器带负荷调压分接头的运行范围和厂用电的运行；

2）正常情况下，电网必须具有规定的无功功率储备，以保证事故后的系统

电压不低于规定的数值，防止出现电压崩溃事故和同步稳定破坏；

3）保证系统电压低于规定的最大数值，以适应电力设备的绝缘水平和避免

变压器过饱和，并向用户提供合理的最高水平电压；

4）大机组无功出力分配必须满足系统稳定的要求，单机无功必须满足P-Q

曲线，保证机组安全运行；

5）满足.上述电压条件下，尽可能降低电网的有功功率损耗，以取得经济效

益。发电机组励磁调节系统是电力系统中最重要的无功电压控制系统，响应速度

快，可控制量大，无论是正常运行时保证电压水平和紧急控制时防止电压崩溃，

都起着重要的作用。

发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，

发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并通过机端变压器进一步影响到母线

电压的高低，励磁电流的增减可通过改变励磁调节器（AVR）给定值实现。

3、AVC功能简介

AVC系统通过监视本地区关口的无功和变电站的母线电压，在保证关口无

功和母线电压合格的条件下进行无功电压的优化计算。通过改变电网中可控无功

电源的出力、无功补偿设备的投切、变压器分接头的调整来满足安全经济运行条

件，提高电压质量，降低网损。系统优化的目标为：关口无功合格、母线电压合

格、优化网损，可计算出在当前电网运行状态和负荷水平下，满足安全经济运行

时全网各有载调压变压器分接头的位置、各并联补偿电容器的投切状态。

3.1AVC系统的控制模式

AVC系统具有2种控制模式：优化控制模式和分区控制模式。

3.1.1优化控制模式。在估计运行状态正常且量测合格率大于95%时，AVC

系统使用优化控制模式。利用潮流计算的灵敏度分析功能，得到控制设备对母线

电压、关口功率因数、网损的影响，同时考虑设备的操作费用，得到控制设备的

调整综合指标，将调整综合指标进行排序来选择控制设备。通过对控制费用和控

制综合指标模型的修改来决定无功电压优化控制设备的优先级和控制频度，实现

无功电压的优化控制。

（1）母线电压的校正控制。对监视点的电压进行监视，当出现电压越限时，

根据优化计算的结果产生校正控制方案，通过并联补偿设备的投切和变压器分接

头的调整来保证监控点的电压在规定的运行区间内。

（2）功率因数的改正控制。对地区总加功率因数进行监视，当超过规定的

运行范围时，根据优化计算的结果选择投切某些并联补偿设备来控制功率因数，

保证电压变化不大，网损增加最少或减少最多。通过执行上级调度下发的功率因

数指标来配合主网进行电压和无功的分层控制，提高主网发电机等设备的快速无

功备用和主网的电压稳定性。

（3）网损的优化控制。在电压和功率因数都合格的情况下，通过对设备的

电压、网损、关口功率因数的灵敏度分析和综合调整指标来选择控制设备。

3.1.2分区控制模式。当状态估计合格率不高或系统量测不能满足计算要求

时，切换到基于规则的分区控制模式。在分区控制模式下，用电压、功率因数（无

功）的上下限值将控制区域分为16区。

3.2AVC系统的运夕亍环境

AVC系统的运行要求调度自动化应用软件PAS基木模块已经安装并运行良

好，状态估计合格率保持在较高水平，具有合理的外部网络等值，变电站具有四

遥功能。

3.3AVC系统的软硬件要求

AVC系统的硬件配置为一台AVC服务器，一台AVC工作站，它是利用计

算机和通信技术，对电网中的无功资源以及调压设备进行自动控制，以达到保证

电网安全、优质和经济运行的目的。软件所需的图形画面和电网参数通过SCADA

数据转换接口和图形转换接口直接转换，控制环节的最终控制命令依靠SCADA

下行通道命令执行。

4、电厂中AVC系统的构成

1）中控单元：考虑220kV及500kV两套AVC控制系统，主机即中控单元,

分为220kVAVC子站、500kVAVC子站，分别通过光缆或网线至省调专用数据网

交换机连接，接受省调下达的调控指令和子站状态的反馈信息。中控单元根据主

站的增减磁命令，分析当时各台机组的运行工况，合理进行无功功率分配。

2）RTU：负责的任务是采集主控母线电压，通过调度数据网传送至省调AVC

主站，此数据是主站调控我厂机组增减磁的依据，使得此电压在当时系统运行工

况下最优化。

3）执行终端：各单元保护室的执行终端，