浅谈电厂自动电压控制系统

苗家瑞

摘 要：随着人们经济水平和物质文化生活的发展，对于电力的需求也在不断地增大，目前的电厂建设中，已经开始出现应用大功率的发电机组，并以此为基础建立的超高压电网。在这种电网的运行中，由于电压与损耗之间的复杂关系，因此也要对电压进行有效管理，以此来降低电网运行中产生的不必要能耗，提高对能源的利用率，同时降低运营成本。电厂自动电压控制系统是近年来出现的一种对电压能够有效控制的自动控制系统，在具有对电压进行合理调配控制的基础上还能够对电路中发生的变化进行快速控制，极大程度地满足了现代电网建设当中的需要。

关键词：自动电压控制系统；电厂建设；无功损耗

自动电压控制系统（AVC）是现代的电网中较为重要的两种控制系统之一（另一种为自动控制系统AGC），在电厂与电网的运行中发挥着重要的作用，能够保障电网的正常运行。目前的电厂自动电压控制系统，通常来讲在电厂的运行中的作用大都是能够对稳定的电能储备，并起到增加储量的作用，还能够降低电能在电网运行中的各种损耗，对电网电压的质量提高起到了关键的作用。通过电厂自动电压控制系统在电网的整体运行中发挥的这些作用，对电网安全、效能甚至是人工的简化，该系统都能够做出较为出色的工作。

1 传统电压管理模式中存在的弊端

1.1 电压管理模式的意义

在正常的电厂和电网的工作中，在电能的传输过程中会发生一定的功率损耗，在电能发生损耗中，根据损耗的形势也会将损耗分为有功和无功两种损耗方式，而因为在输电线路中X远大于R，因此在线路中发生的无功损耗也就相应的会远大于线路中发生的有功损耗，因此也就能够确定出在输电线路中造成电能电压损耗的主要形式就是无功损耗。在发电厂以及电网的整个系统中，有功源的部分主要是发电机的部分，若将发电机作为整个电网调整方式的主要应用，那么在通过发电机进行电压调整时，就会使电网中的电能的符合产生较大的波动，因此，目前的技术手段中，还无法通过发电机来对电网进行调节；电网中无功源则包括了电容器、相位调整设备等部分，除去发电机中的无功源部分，我们可以通过调整对无功部分的位置设置的调整，来达到对电压的调整目的。

1.2 传统的电压管理方式

目前在发电厂中对无功电压的管理，通常情况下是利用人工调度的方式来进行，通过二十四小时不间断的人工监视与控制来完成对电厂电压，在用电高峰或低谷等不同用电情况划分的时间段中进行的有效控制，这种传统的管理方式是对之前传统中的简单电网进行有效控制的一种手段，但是对着电力设施的不断完善，电网结构的逐渐复杂，这种传统的管理模式在现有的电网管理中，已经暴露出了越来越多的问题。

1.3 传统电压管理方式的弊端

在传统的电压管理方式中由于使用人力调整，离线确定等方式的应用，无疑在简单的电网中是较为有效的管理方式，但是现代的电网建设中，电网的发展趋势已经逐渐朝着多端口、复杂化的方向发展，传统的电压控制手段中的弊端已经越来越多的暴露在了电压的控制管理中：

（1）人工控制暴露出的問题。传统的电压控制方式中，要求人工对电厂中的相关设备利用监控系统进行全天候的监视与控制，而且主要也是通过人工调整的方式来实现对电压的管理控制。这种管理方式不仅会受到操作人员素质的影响，同时由于过快的调整电压，也会给电网负荷造成很大的波动，难以达到精确调整的目的。而且大量高强度的精密工作往往也需要很多的人力来进行，工作的繁重与复杂也不利于操作人员的相关工作进行。而且，利用人工操作，尽管有数据表盘作为数据支持，但是在进行调整的过程中仍然有可能出现人工方面的错误而影响到整个电网的工作情况。

（2）离线确定相关的计划和运作依据不利于电网的工作。传统的电压控制方式在相关的控制指导性文件的制定上存在着一定的盲目性，制定文件时主要是通过对用电时段的不同进行划分和粗略的指导，并不能根据实际来进行对电网中电压的控制，由于过去用电的各个时段具有鲜明的特征，传统控制方式能够较好的胜任这项工作，但是随着电网的逐渐复杂，用电的情况也在随之发生变化变得更加复杂，这种工作的方式以及指导方案制定已经明显不能适应在目前电网中的变化需求，没有实际的考量是不能够对电厂的控制工作做出精确指导的。越是在复杂的系统中，越要重视对于反馈的及时处理，这样才能减少系统中发生故障的几率，提高运行的安全系数。

（3）处于同一电网下的不同电厂之间，由于相互之间的调节工作通过电网能够影响到彼此的母线，对于运行中也会造成不必要的损耗，而且传统的管理中，不同电厂间有时甚至不处于一个系统，受制于电厂运营体制和运营规则，以及通讯方面的限制，一般来说电厂与电厂之间是不能够根据其中一方的变化，另一方会及时做出调整的，这也就导致了在传统的电压管理工作模式中，电厂之间进行无功调节的过程里，不同电厂做出的不同调整在一定的程度上会对彼此的母线造成干扰，在无功调节的工作当中产生难以调和的矛盾，一定程度上加大了电网运营的整体成本，也增加了电网的符合和损耗，而且也在一定程度上增加了运营方面的成本，非常不利于电网的建设和运行。

2 电厂自动电压控制系统的工作原理、控制方式和其他因素参考

2.1 工作原理

现代的技术当中，自动电压控制系统是一种能够直接对地区电网中无功损耗进行优化的较为合理的方式，而自动电压控制系统的实质是对电网无功部分进行调度控制的在线控制系统。以远程终端单元为主要指令输出与输入形式，并以此构架来实现自动电压控制系统对电网的控制。通过公式推导出电厂在输出电能的工作中需要对无功的目标值进行负担，根据实地参考出的相关的标准制定出自动电压控制系统控制部分进行分配的相关原则，将实际中能够对输电工作产生阻碍的条件进行参考，确定出对电网中整个电厂机组在无功功率方面的分配方案。之后自动电压控制系统利用电磁信号的方式在先前建立的网络中，对机组中电压自动调节器进行控制，使电厂中各机组的无功功率得到自动电压控制系统的有效控制，并达到最终将有效电压合理配送的目的。在结构上自动电压控制系统可以按照图1的方式进行理解。

2.2 控制方式

把一级电压控制作为单元控制，控制器作为发电机的调节器，时间通常以毫秒到秒作为控制单位，通常为一个常数，针对这一级别的控制，控制设备能够保证输出量值能够符合电压变化的需要。一级电压控制则等于一个给定的值，一般情况下不会改变；把二级电压控制作为本地控制。时间一般都是控制在秒到分的级别，而且通常为一个常数，控制器作为发电厂的自动调控装置，主要目的就是为了实现对本地一级设备的协调，进而保证电压的设定值和需要的值相近，避免控制目标产生偏差，按照顺序改变设定值；把三级电压控制作为全局控制。时间一般都是控制在分到消失级别，而且通常也为一个常数，它能够实现系统的经济化、安全化的运行，能够给各个分厂传输准确的电压调控结果，并下达指令。

2.3 对其他因素的参考

母线电压在整个电压系统中具有十分重要的作用，所以必须保证母线电压的值在一个安全的范围内，能夠实现电力系统的稳定运行，以及变压器在一个规定的范围内运行。要想实现对无功机组的分配，就必须在满足系统需求的基础上进行，单独无功设置应该满足母线曲线的要求，才能够进一步保证机组的正常运行。

3 调试

检查网调侧主站系统能否正确获取电厂侧远程终端单元送来的遥信遥测量；检查网调侧主站系统能否将遥调命令正确及时地发送到电厂侧RTU；检查网调侧主站系统采集的遥信遥测与电厂侧子站系统采集的遥信遥测是否一致；检查网调侧主站系统能否将遥调命令正确及时地发送到电厂侧子站系统。检查子站系统收到的遥调命令是否与主站系统下发的遥调命令一致；检查子站系统是否正确执行遥调命令；检查对应控制母线的电压调节情况；检查对应控制发电机的无功出力情况。确保电厂侧子站系统能够正确追随网调侧主站系统的控制命令。

4 结束语

以超高压电网的大范围普及为开端，电网的建设以及规模只会朝着大而复杂的方向进行，出于减少能耗，节约能源等方面的考虑，对于电网中的控制工作要更加重视，并且不断利用新科技来进行完善。电厂自动电压控制系统是目前对电压等因素有着较好控制能力的控制系统，在整个系统的工作运转的改善中起到了相当重要的作用，因此不单单是要对此系统进行简单的应用，还要在应用当中，顺应时代发展的潮流对此系统提出有建设性的意见，不断完善，并且减少其中处在的不良影响，有效地发挥电厂自动电压控制系统在电网建设中的重要作用。

参考文献

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