自动电压控制系统在大型电厂中的应用

赵江+何洋

【摘 要】自动电压控制系统（AVC）对于提高电网的电能质量，减少电网损耗，实现电网安全、经济运行有着极为重要的作用。本文详细介绍了海南昌江核电厂2*660MW机组自动电压控制系统的实现方案，以及调试过程中故障分析及处理。

【关键词】AVC；无功功率；母线电压

0 前言

自动电压控制系统（AVC），是指通过采集电网各项数据，在确保设备安全运行的前提下，根据运行需求，对各发电厂的发电机组的无功功率进行优化控制，调节各发电厂母线电压，从而达到提高电网运行的稳定性以及改善电能质量的目的。

1 AVC系统基本介绍

1.1 核电厂AVC子站系统配置

海南昌江核电厂220kV 升压站主接线采用3/2 接线，共2回路进线，分别对应核电厂的2台650MW核电机组。根据核电站实际情况及海南电网的要求，该电厂AVC 系统按照220kV电压等级进行AVC 控制，采用的是国电南瑞南京控制系统有限公司开发设计的NSC2700发电厂AVC自动控制系统，装置与现有系统相对独立，只通过输入/输出接口与外部相联系。自动电压控制系统（AVC）由调度、AVC操作终端、AVC主控单元以及多个AVC接口控制装置、测控装置组成。

AVC主控单元接收AVC接口控制装置、西门子测控装置采集到的发电机组及母线等模拟量信息、反映运行状态的开关量信息，同时也接收调度或后台下发的母线电压值，根据母线电压的目标值、系统的阻抗以及从NCS测控中采集到的测量值，计算出系统需要发出的无功目标值，然后对母线上的发电机组进行无功合理分配，输出控制命令传送至西门子测测控装置来控制发电机的励磁系统，进而调节发电机无功出力，使其维持在海南电网电力调度通信中心下达的电压指令（或无功指令）附近实现电压无功自动调控，从而达到调节母线电压的目的。

1.2 实时数据的采集方式

AVC控制系统运行的前提是保持电力系统中的各发电机均运行在额定功率、功率因数、额定电压、额定电流的范围内[1]，并保持发电厂高压母线、厂变低压侧电压在允许范围内。因此，在AVC调节系统中必须采集所有参与AVC调节的各机组的有功功率、无功功率、发电机定子电压、发电机定子电流、发电机转子电流、6kV各段电压（比较后选择最大值）以及高压母线电压（正常采集I母线电压，I母线电压不正常时，自动切换为II母线电压）等参数。这些实时数据作为无功调节的闭锁条件，以防止机组运行在超出机组额定铭牌范围之外。

NCS2700型无功电压自动调节装置共享计算机监控系统（NCS）已采集的实时数据，能与中调接收到的数据保持一致，对考核有利，对发电厂高压母线电压控制有利。

1.3 AVC 无功分配原则

无功最优分配是指在确定了母线总无功功率目标值后，如何将此无功功率最优分配给各台运行机组的方法。

该系统支持4 种分配方式，等功率因数、相似调整裕度、与容量成比例、平均分配[2]。

① 等功率因数：按照各机组的实发有功值分配无功，保证各机组功率因数水平接近。

鉴于核电厂2台机组的容量以及无功出力极限大致相同， AVC系统的无功分配采用相似调整裕度，根据机组的无功裕量大小进行分配。

1.4 AVC的投退逻辑

核电厂的AVC 子站系统的投退原则为“人工投入、自动退出”，AVC 的投入必须经过运行值班人员的判断，人为操作投入AVC；AVC系统逻辑有多重闭锁条件，可以在异常工况下自动退出AVC，同时为保证核电机组的安全运行，运行人员可根据机组实时运行工况，根据需要随时都退出AVC 系统调节。

AVC 的投入过程：当无励磁、AVR 及保护等闭锁AVC 的信息时，且发电机出口断路器合闸、AVC 自检正常，运行人员判断后，操作“全站AVC功能投入/退出”按钮，置于投入位置，同时根据控制方式不同将“机组AVC投入/退出”（#1、#2 机组）置于投入位置，对应机组才真正参与调节。

AVC 的退出过程：操作“全站AVC功能投入/退出” 按钮置于退出位置， 或把“机组AVC投入/退出” （#1、#2 机组）置于退出位置（1、2# 机组），实现人为退出AVC；AVC 故障或闭锁条件满足时，自动退出AVC。

2 探讨与分析

2.1 AVC对时问题

原定实际方案中，AVC装置没有配置对时。考虑到若装置时间存在误差，可能导致电压调节曲线偏离省调下达曲线。现场进行技术变更，AVC装置接入B码对时，保证实时调节母线电压。

2.2 增减磁输出接点变更

为防止增减磁出口继电器接点粘连，发变组测控屏原设计采用两个双位置继电器的接点串联输出，即每个继电器的两对触点先并联，然后与另一个继电器串联。但因测控装置同一输出板卡的出口继电器不允许两个及以上同时动作，导致两个双位置继电器接点不能同时输出，增减磁脉冲无法出口。经过厂家建议，目前现场变更为仅通过单继电器接点输出。

2.3 增减磁脉冲间隔设置对双机组联调的影响

初始增减磁脉冲间隔为30s，脉宽500ms，在双机组联调过程中，AVC装置对双机组发出的增减磁脉冲不完全同步。以调节母线电压上升为例：1号机组AVR接收到增磁脉冲（此时2号机组增磁脉冲尚未发出），机组无功上升，母线电压瞬间上升δU，同一时间，2号机组AVR处于恒压模式自动调节，无功功率下降，母线电压下降，最终电压值不变。考虑到双机组接受脉冲时间不一致，在30s内误差较大，且无功功率调节速度太慢（大概8MVar/min，规范中调节速度要求不低于10MVar/min）。修改脉冲间隔为8s，脉宽不变，调节速度提高，AVC能正常调节母线电压。

3 结论

随着海南电网的不断扩大，传统的人工调节电压模式已经不能满足电力用户对电压质量及无功功率的需求。海南核电AVC系统子站的投入，加快了海南电网实现全岛无功功率闭环控制的进程，具有显著的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1]吴兆文.电厂侧avc子站系统的研制[D].

[2]NSC2700发电厂AGC/AVC自动控制系统技术使用说明书[Z].

[责任编辑：许丽