白莲河抽水蓄能电站AVC控制策略浅析

胡志平，冯钢声

（湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北 罗田 438600）

1 电站AVC系统概况

湖北白莲河抽水蓄能电站总装机容量为1 200 MW，由4台单机300 MW可逆式机组组成。电站AVC根据湖北省调下达或电站操作员根据调度部门要求下发的电压调节指令，自动调节发电机无功出力与调度需求一致。

电站AVC主要由AVC主站（调度侧）、AVC子站、调度数据网3部分组成。AVC主站为电压目标计算及无功需求分配单元，即调度根据电网的安全、经济运行优化目标计算各分区中枢接点电压最优设定值，并将此设定值按一定的调节准则分配下发各具备无功电压调节能力的电站。AVC子站为无功电压调节执行单元，即根据调度下达无功或电压指令，结合机组当前状态自动分配调节各机组无功输出，使得中枢接点电压与最优设定值一致。AVC子站主要由AVC功能单元、AVC现地执行单元、实时信息交互网络组成。电站AVC功能实现是基于CSCS系统硬件平台，即AVC功能单元软件安装于CSCS系统上位机数据库服务器中、AVC现地执行单元为CSCS系统机组现地控制单元、实时信息交互网络为CSCS系统S8000实时信息双环网。调度数据网为实现电站设备状态及信息实时上传调度、接收调度部门下达的实时控制指令的数据通道，是AVC主站和AVC子站信息交互的桥梁，是实现AVC功能的纽带。电站AVC系统结构示意见图1所示。

2 电站AVC功能实现方式

2.1 控制权限选择

白莲河抽水蓄能电站AVC控制权限具有 “调度” (DISPATCHING)和 “电站” (CENTRALOG)两种模式。在 “调度”控制模式下，响应调度部门下达的实时控制指令实现AVC调节控制；在 “电站”控制模式下，响应电站控制室操作员下发的实时控制指令实现AVC调节控制。控制权限由电站侧运行人员在AVC人机界面中进行手动切换（默认控制权限为 “电站”）。

2.2 调节模式选择

图1 白莲河抽水蓄能电站AVC系统结构示意

白莲河抽水蓄能电站AVC具有 “电压”(VOLTAGE)和 “无功”（REACTIVE POWER） 两种调节模式。电站在 “电压”模式下，根据调度下达或电站操作员根据调度部门要求电站侧下发电压设定值进行调节；在 “无功”模式下，根据调度下达或电站操作员根据调度部门要求电站侧下发无功设定值进行调节（目前湖北省调以下发电压增量的方式进行远方调节）。调节模式由电站侧运行人员在AVC人机界面中进行手动切换（默认控制方式为“设定值”）。

2.3 无功分配策略

电站机组具有 “单机”（INDIVIDUAL）和“联合”（JOIN）两种运行模式。当机组处于 “单机”运行模式下时，不参与电站AVC调节，但当前负荷计入电站AVC负荷总出力；当机组处于 “联合”运行模式下时，参与电站AVC调节，由所有“联合”运行模式下的机组平均分配AVC负荷设定值减去 “单机”运行机组负荷后的负荷量。机组运行模式由电站侧运行人员在AVC人机界面中进行手动切换（默认运行模式为 “单机”）。

3 AVC功能边界条件

为确保在电站进行无功电压调节过程中不影响电网及机组的安全运行，电站在AVC实际调控过程中对以下条件进行约束。

3.1 机组退出AVC功能条件

（1）机组出口开关跳闸。

（2）励磁调节器自动信号消失或励磁装置有故障告警信号。

（3）AVC长时间无调节信号（15分种未收到有效调节指令）。

（4）有机组长时间脱离AVC联合控制（单机运行持续15分钟未加入联合控制）。

（5）通信中断（子站与主站通信中断）。

（6）1个调节周期内（2次设定值时间间隔内），若主变高压侧母线电压量测值（已考虑去干扰措施）与电压设点值之差超过限值（可人为设定），AVC装置退出运行。

3.2 AVC闭锁增、减磁条件

AVC闭锁增、减磁条件共有9种。

（1）机组无功越上、下限（无功设定越上、下限时，调节至上、下限值）。

（2）机组机端电压越上、下限（越上限时自动将无功调节上限值闭锁为当前无功值；越下限时自动将无功调节下限值闭锁为当前无功值）。

（3）机组机端电流越上、下限（越上限时自动将无功调节上限值闭锁为当前无功值；越下限时自动将无功调节下限值闭锁为当前无功值）。

（4）转子电流越上、下限（越上限时自动将无功调节上限值闭锁为当前无功值；越下限时自动将无功调节下限值闭锁为当前无功值）。

（5）500 KV母线电压越限（自动将无功调节上、下限值闭锁为当前无功值）；

（6）10 KV厂用电压越上、下限（越上限时自动将无功调节上限值闭锁为当前无功值；越下限时自动将无功调节下限值闭锁为当前无功值）。

（7）机组有功越上、下限（越上限时自动将无功调节上限值闭锁为当前无功值；越下限时自动将无功调节下限值闭锁为当前无功值）。

（8）每3秒内主变高压侧母线电压量测值变化量（最大最小值之差）超过限值（可设定），自动将无功调节上、下限值闭锁为当前无功值。

（9）系统出现低频振荡（监控系统目前无信号采集终端，软件采用给定低频振荡量）时，自动将无功调节上、下限值闭锁为当前无功值。

4 AVC功能测试程序

4.1 静态通信测试

测试内容包括调度中心负责核查接收到的白莲河抽水蓄能电站上送的全厂及各机组的母线电压、机组总无功、厂用电电压、机端电压、机组的无功出力，机组无功调节上下限值，AVC设点值的返回值，站内500 kV系统开关、刀闸、地刀，机组的出口开关、换向刀闸，电站AVC可控状态量；电站AVC投入状态量，机组下位机AVC投入状态，机组增、减磁闭锁，电站AVC设定值（电压调节增量）等；改变通信量数值或状态时，检查调度中心能否正确、及时收到；检查接收到的调度中心下发的AVC命令设点值是否与中调下发的一致；对设点命令进行数值改变，检查电站能否正确、及时收到。

4.2 无功给定值方式测试

无功给定值方式测试是指将具备AVC调节能力的运行机组依次投入 “联合”控制模式（即将机组运行模式切至 “JOIN”），选择 AVC调节模式“REACTIVE POWER”，将AVC功能 “可用”激活（即 CONTROL MODE 切至 “AUTOMATIC”），再将AVC控制权限切至 “调度”（即CONTROL LEVEL切至 “DISPATCHING”），电站AVC功能准备就绪，待接收到调度有效负荷调节指令后，即可自行调节无功负荷。

对试验机组进行无功控制试验，需对增减无功2个调节方向进行试验，每次调节目标的修正应根据实际情况缓步调整，调节到相应的闭锁信号出现为止，并对试验过程进行记录。试验结束后，需将机组的无功调回正常出力值范围。（在对限制条件进行测试时先放小限制参数，进行闭环测试正常后再恢复到正常限制值）。

4.3 电压给定方式测试

电压给定方式测试是将具备AVC调节能力的运行机组依次投入 “联合”控制模式（即将机组运行模式切至 “JOIN”），选择AVC调节模式 “VOLTAGE”，将AVC功能 “可用”激活（即CONTROL MODE切至 “AUTOMATIC”），再将AVC控制权限切至 “调度”（即CONTROL LEVEL切至“DISPATCHING”），电站AVC功能准备就绪，待接收到调度有效负荷调节指令后，即可自行调节无功负荷。

对试验机组进行全厂电压控制试验，需对升降电压两个调节方向进行试验，每次调节目标的修正应在允许的最大单次调节步长内，调节到相应的闭锁信号出现为止，并对试验过程进行记录。试验结束后，需将母线电压调回正常值范围。（在对限制条件进行测试时先放小限制参数，进行闭环测试正常后再恢复到正常限制值）。

5 结 语

电站侧AVC是确保电网电能质量、维持电网无功平衡、提高电网可靠性和经济性的有效措施。白莲河抽水蓄能电站AVC控制策略与湖北省调的联合测试结果表明电站AVC控制策略可以有效的保证母线电压与机组无功出力满足电网要求，同时也能确保机组安全稳定运行。