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1、火电厂AVC工程设计及应用 刘宝斌 冯振海 吴 胜 杨永生 陈树宽 张志毅 大唐灞桥热电厂 710038李惠琴 陕西省电力公司【摘要】：A VC是近年来电网自动化建设方面提出的现代电网调度电压质量控制新技术之一。频率和电压是衡量电能质量的两大指标。AGC侧重频率控制，AVC 则侧重于电压控制。AVC的复杂程度远远大于AGC，因为 它不但要考虑发电机组的无功控制，还要兼顾电容器、电抗器以及变压器分接头的投切和控制，且约束条件也远多于AGC， 因此AVC系统是一项复杂的系统工程 。给定电压约束条件和自动装置的作用下，发电机的励磁、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
2、闭环调整，使其注入电网的无功逐渐接近电网要求的最优Q值，从而使全网有接近最优的无功电压潮流，这个过程叫自动电压控制( A u t o m a t i c V o h a g e C o n t r o l ， 简称 A V C) ， 它是现代电网电压质量控制的一项重要功能。本文从原理、设计、施工调试全过程，着重对方案及工程设计、安装、调试中应注意的问题进行剖析，提出具体方案，最终达到陕西省调的要求，系统的对灞桥热电厂AVC系统建设进行了全面描述和总结。【关键词】：AVC 基本原理 工程设计 应用 【Abstract】：AVC is put forward in recent years the
3、 development of new technology of modern power grid dispatching of. As everyone knows, the frequency and quality of electric energy quality quantity is measured by two indexes. AGC focuses on frequency control, AVC focus voltage control. AVC complex is far greater than AGC, because it not only consi
4、der the generator reactive power control, but also take into account the capacitors, reactor and transformer tap head for the switching and control, and the constraint condition is also far more than AGC, so AVC system is a complicated system engineering.In the automatic device action and a given vo
5、ltage constraint conditions, the generator excitation, and the user substation reactive power compensation device and the output transformer tap can automatically according to instructions for the closed-loop adjustment, make it into the power grid reactive power gradually close to the optimal value
6、 of Q and power requirements, so that the entire network is close to the optimal voltage and reactive power flow, this process is called automatic voltage control ( A u t o m a t I C V o h a g e C o n t r o l, A V C ), it is the modern power grid control is an important function.【Key words】: Thermal
7、 power plant AVC system basic principle and engineering design and Application一、电压的基本含义： 电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功。电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。电压质量有两个指标，一个为频率，另外一个很重要的参数就是电压偏差。根据国标12325-2003电能质量 供电电压允许偏差规定，电压偏差允许值如下：1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称系统电压的10%（如供电电压上下偏差同号时，
8、按较大的偏差绝对值最为衡量依据）。2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的10%。3）220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7%、-10%。用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其运行参数和寿命将受到影响。影响程度受偏差大小及其持续时间而异。1）异步电动机。当异步电动机端子电压为负偏差时，负荷电流将增大，起动转矩、最大转矩和最大负荷能力均显著减小，严重时甚至不能起动或堵转；当电压为正偏差时，转矩增加，严重时可能导致联轴器剪断，或损坏设备。2）同步电动机。与异步电动机相似，电压变化虽然不引起转速变动，但其起动转矩与端电压平方成正比，最大转矩直接与端电压成正比变化；如同步电动机
9、励磁电流由晶闸管整流器器供给，且整流器交流侧电源是与同步机共同的，则其最大转矩将与端电压的平方成正比变化。3）电热设备。电阻炉热能输出与外施电压平方成正比，端电压降低10%，热能输出降低19%，溶化和加热时间显著延长，影响生产效率；端电压升高10%，热能输出升高21%，致使电热元件寿命缩短。4）电气照明灯。白炽灯的使用寿命约与其端电压的负14次方成正比，电压升高10%，寿命减少约70倍。其光通量约与电压的3.6次方成正比，电压降低10%，光通量减少约32倍。还有，荧光灯的光通量约与其端电压平方成正比，过低，启辉发生困难，过高，镇流器过热而缩短寿命；高压水银荧光灯和金属卤化物灯的光通量约与电压的
10、3次方成正比；高压钠灯的光通量为电压降低10%，光通量降低37%，电压升高10%，光通量升高50%。5）并联电容器。电容器输出无功功率与电压平方成正比，电压偏差不超过10%时，电容器可长期运行；如果电压偏差长期超过10%，将因过负荷引起电容器内部热量增加，绝缘老化加速，介质损失角增大，造成过热而击穿。二、内电压、无功控制现状及要求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小时连续监视盘表，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
11、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：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。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。随着大机组、超高压电网的形成，电压不仅是电网电能质量
12、的一项重要指标，而且是保证大电网安全稳定运行和经济运行的重要因素。在现代高压电网中，需要对系统电压和无功实现如下控制：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；发电机组励磁调节系统是电力系统中最重要
13、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。自动电压调控系统AVC是通过改变发电机AVR的给定值来改变机端电压和发电机输出无功的。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
14、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。三、目前电压、无功控制策略系统电压的全局控制分为三个层次，一级电压控制、二级电压控制、和三级电压控制，一级电压控制为单元控制，控制器为励磁调节器，控制时间常数一般为毫秒级。二级电压控制为本地控制，控制器为发电厂侧电压无功自动调控装置（电抗器、电容器组），时间常数为秒分钟级，控制的主要目的是协调本地的一级控制器，保证母线电压或全厂总无功等于设定值。
15、三级电压控制为全局电网主站控制，时间常数为分钟-小时级，它以全系统的安全、经济运行为优化目标，给出各厂站的优化结果，并下达给一、二级控制器，作为控制器的跟踪目标。四、发电厂侧AVC实施方案1、电厂侧自动电压控制方案1.1 AVC自动电压无功调控系统基本原理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，并通过主变压器进一步影响到母线电压。励磁电流的增减则可通过改变励磁调节器(AVR)电压给定值实现。 AVC基本控制原理是发电厂侧接收主站端AVC远程控制指令（目标电压），通过AVC比较目标电压与当前电压的差值u，计算目前系统电压纠偏所需Q值，发出增减磁指令给AVR，改变发电机励磁电流来实现电压无功自动调控。 1.2 我厂自动电压无功调控系统控制方案增设一套电压无功自动调控系统，与调度中心共同组成AVC系统，以主站子站星型网络方式运行，主站和子站系统之间通过现有数据采集系统及数据通信网互连并完成信息交换。以下的系统框图具有典型意义。 电厂自动电压控制（AVC）系统框图说明： 1、绿色部分为调度端设备； 2、蓝色部分为电厂已具备设备和联结； 3、黄色部分为本工程新增设备和联结；调度中心AVC主站根据系统电压及无功分布，定时计算各受控点高压侧母线电压目标，并将目标指令下发到发电侧AVC子站。具体下达方式为：主站每隔一段时间（不
