电厂侧AVC子站系统应用中的问题探讨

孙亚男

摘要：本文对自动电压控制（AVC）的基本原理及电厂侧AVC子站系统的功能实现方式进行了介绍，结合AVC子站系统在电厂应用时遇到的问题，对AVC子站在电厂侧的应用进行了探讨和分析，并提出了解决问题的方法和途径。

关键词：自动电压控制 AVC 电厂侧

1 前言

电压是电力系统电能质量的重要指标，通过无功补偿的方式对电压进行有效的调节，不仅能提高电能质量，同时也能提高电力系统的安全性和稳定性。

自动发电控制（Automatic Voltage Control，简称AVC）是通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据，以各节点给定电压、关口功率因数为约束条件，应用AVC自动装置对发电机的励磁、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自动进行闭环调整，使注入电网的无功接近电网要求的最优值，从而实现电网电压合格率最高和输电网损率最小的一种优化技术。

AVC系统不仅具有提高电压质量，提高电网安全、经济运行能力等优点，而且还能减轻监控值班人员劳动强度，避免人工调节跟踪慢和误调节问题，现在已成为电网电压的主要调节手段。针对不同电厂的不同情况，如何利用AVC装置提高电厂侧电压自动调节水平，对于很多电厂而言是亟待解决的问题。

2 电厂侧AVC的基本原理及其功能实现方式

2.1 电厂侧AVC的基本原理

发电机机端电压受控于发电机的无功出力，而发电机的无功出力决定于发电机励磁电流，励磁电流大小又由励磁调节器控制，所以，通过控制发电机励磁电流，可以改变发电机无功出力，从而调节发电机机端电压。电厂侧AVC的基本原理是：电厂侧AVC上位机通过接收调度电压指令，根据指令要求，通过下位机对各个机组的发电机励磁调节器下发指令，改变励磁电流，实现无功出力和电压的自动控制。

2.2 电厂侧AVC的功能实现方式

电力系统中电压降分为纵分量和横分量，其表达式分别为：

压降纵分量 ，压降横分量

压降横分量数值较小，可忽略；且电力系统中电阻R远小于电抗X，所以通常将压降简化为：

对于电厂侧AVC，在确定目标电压 后，电厂母线向系统提供的目标总无功 可以表示为：

其中， Q表示当前无功，U表示当前电压，X表示系统阻抗。

确定 后，有三种方式可以进行无功分配：无功容量成比例，等功率因数和相似裕度调节。

无功容量成比例是指：AVC根据机组无功容量上限对各机组无功出力按比例进行分配，其表达式为：

（i=1，2，……，n）

其中，n为参加AVC调节的机组数； 为分配到第i台机组的无功； 为第i台机组的无功容量上限。

等因数功率是指：AVC根据机组有功实发值按机组有功容量进行分配，其表达式为：

（i=1，2，……，n）

其中， 为第i台机组当前有功实发值。

相似裕度调节是指：AVC根据机组无功可调裕度对各机组无功出力进行分配，其表达式为：

（i=1，2，……，n）

其中， 为参加AVC调节的第i台机组的当前无功实发值。

3 AVC子站系统应用中的问题探讨

位于电网末端的发电厂往往由于电压水平低、周边无功补偿不足而面临电压调节困难的问题。引入AVC子站系统后，电压品质有所改善，但电压合格率仍达不到调度要求。

电厂具体情况如下：

I期#1、#2机组均为220MW机组，分别由一台三绕组主变接入110kV系统和220kV系统，其中，110kV系统为集团公司电网。II期#3、#4机组均为300MW机组，分别由一台双绕组主变接入220kV系统。I期机组为自备机组，不参与AGC调节。II期机组为统调机组，有功出力跟踪调度下达的AGC负荷曲线。

四台机组均参加AVC调节，其中I期机组是由老机组扩容改造，出于机组稳定运行的考虑，I期机组的无功出力上限设置为100MVar。AVC装置监测220kV母线电压，根据省调下发的电压目标指令进行调节，无功分配方式选择等功率因数调节。

运行过程中，发现问题如下：

①电压还未达到目标值，因#1、#2机组无功出力已达上限，AVC子站不再进行无功调节；

②#3、#4机组经常因高厂变分支电压达上限，机组无功调节被闭锁；

③经常出现实际电压与目标电压相差0.5kV时AVC却并不反应的情况，造成电压调节合格率降低。

经分析，该电厂在电压调整方面存在以下特殊之处：

#1、#2机组为集团公司自备机组，有功由电厂根据负荷和机组情况进行调节，出力一般在200～210MW左右，#3、#4机组为统调机组，有功出力由调度下达的AGC负荷曲线决定，出力通常在220～230MW左右，有时有功出力只有190～200MW，用等功率因数法对所有机组的无功出力进行统一分配，在II期机组有功出力与I期机组相似的情况下，容易在I期机组无功出力已达上限而II期机组还有无功出力裕度时，AVC却不再对II期机组的无功出力进行调节，II期机组无功能力没能发挥，电压水平却没能达到要求。因此，现场将无功分配方法改为无功容量成比例进行试验，发现同样基于上述原因，往往出现II期机组在有功出力较低时无功无法达到分配的无功出力，因而使电压调节不达标的情况。

同时，II期的两台高厂变均为三绕组变压器，低压侧分A、B两段。在各项环保改造之后，#3、#4机组出现不同程度的分支负荷不均情况，运行中，发现负荷较低的厂用6kV IIIA段和厂用6kV IVB段容易在无功出力高，機端电压较高时出现分支电压达上限的情况，使机组的AVC调节被闭锁，影响了电压的深度调节。

另外，调度目前要求的实际电压与目标电压的差额在0.5kV之内，认定为电压调节合格，而现场AVC参数中设定的电压调节死区也是0.5kV，这个参数的设置影响了电压调整的灵敏性，造成电压调节合格率较低。

针对上述问题，该电厂采取措施如下：

一是将#1、#2机组解除AVC自动调节，因I期机组有功出力较为恒定，通过人工将#1、#2机组的无功出力控制在约100MVar，以减轻II期机组的无功出力压力。同时，将AVC设置为等功率因数调节，使#3、#4机组按照等功率因数方法调节各自无功出力。采取这一措施，同时出于以下考虑：#1、#2机组的无功出力同时流向110kV系统和220kV系统，有时造成110kV系统母线电压已达上限，#1、#2机组仍在抬高无功出力的局面。

二是合理考虑#3、#4机组各分支负荷不平衡情况，根据现场负荷测量数据，在机组检修时对高厂变的分接头位置进行调整，从而加大AVC无功出力调节范围。

三是将AVC参数中的电压调节死区由之前的0.5kV调整为0.1kV，使电压调整更加精细灵敏。

经过上述调整后，该电厂AVC合格率长期保持在99.9%左右，电压合格率提高，电压控制水平大幅上升。

4 结论

目前，国内使用AVC装置对电网电压进行调节和控制的技术已经比较成熟，但针对各电厂的不同情况，在应用过程中，尚需作具体情况具体分析的研讨和探索，使AVC的调节达到最优，提高电厂侧的电压调节水平。

参考文献：

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[2] 王为国，何宇红.关于电厂AVC的若干技术问题[J].湖北电力，2011，35（8），68-70.

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