浅析厂站自动电压控制(AVC)系统问题及处理
2020-12-12路清博张振乐
路清博,张振乐
(1.华能国际电力股份有限公司玉环电厂,浙江 台州 317600;2河南华润电力首阳山有限公司,河南 洛阳 471900)
0 引言
自动电压无功控制系统把RTU远程控制技术作为基础,应用分层分布控制原理对厂站电压实现无功实时控制,通过网络RTU数据系统将厂站内多种电力设备运行状态进行采集传输,对正常情况和紧急情况下的电压进行无功优化,通过分布层执行上层传输的控制指令。
1 厂站AVC系统工作原理和应用现状
自动电压无功控制系统上位机通过RTU通道获取到省级调度中心主站传输的母线电压控制目标,再结合厂站内发电机有功功率、电压等实时监测值,采用公式,系统自动运算得到厂商需要实际的总无功功率目标,按照现场设定的无功分配控制原则,再结合多种约束因素以后,对厂站内发电机功无功功率进行科学合理的配置。每个机组内的自动电压无功控制下位机,把增、减控制信号转换为不同宽度的脉冲信号,来对每个发电机组励磁调节器提供控制信号,从而对厂站内每个机组的无功功率实现自动调整,可以使220千伏母线电压与省级调度中心分配的控制指标保持相符[1-2]。
某发电厂根据等功率因数分配方式来对无功量进行调控,使每个发电机组无功量和有功建立起线性关系式,当无功功率达到上下限状态时则不再加入到调整控制,该电厂内有两座220千伏升压站,站点相关1500米,甲站内的1号、2号母线与乙站A、B母线都利用连接线实现电气连接,总长度可达到1800米,经过外架设杆塔实现与开关本体的电气连接,为单回路连接方式。5号发电机组容量为140兆瓦、6号、7号机组容量为330兆瓦、8号、9号机组容量600兆瓦,5-7号发电机组与220千伏的乙站进行连接,8-9号机组与甲站连接。自动电压无功控制系统上位机获取到省级调度中以主站对母线电压控制目标,通过内部的数据运算将控制指令传输到每个发电机组中来实现无功电压调控。
2 厂站AVC系统运行存在的问题
该电厂8号、9号600兆瓦机组为新扩建并投入使用,自动电压无功控制系统并入9号机组以后,每个发电机组母线电压存在调节合格率不达标的问题,在2019年2月份,6-9号机组运行调节合格率为93.95%、95.73%、87.67%,没有满足考核细则中96%的标准,存在着如下多个现象:①如果6-7号机组为停机状态,母线电压会出现调节合格率不达标现象。②6机组停止运行,7号机组无功功率为176兆乏,但8-9号机组无功存在进相问题。③发电机组都为运行状态,6-7号机组厂用电电压会下降至5.9千伏左右;④甲、乙两站母线电压不符,负荷相差会减小约500-1300伏。⑤母线电压在死区外产生波动,无法回到死区引起电压无法准确调整。
3 问题分析
3.1 甲、乙站点母线电压差原因
对电厂内存在的问题进行分析,自动电压无功控制系统母线电压值参考点设置在6-7号机组,与乙站进行并行时具有电压优先级,8-9号发电机组甲站测量点用于备用参考。甲、乙两站相互间利用长度为1800米的连接线,将十联的1号线、2号线进行电气连接,将杆塔下放到开关本体部位,采用单回路方式来进行电气连接,高压母线连接线通过甲、乙站点母线部位会形成电压差。每个发电机组电压调节参考点的设置,需要将每个发电机组高压部位与母线互感器电压作为采集点。甲、乙升压点线路部位负载、发电机组电原部位输出端产生不平衡现象时,会对甲、乙母线电压一致性产生不利影响。
3.2 电压无功控制系统无法达到合格标准的原因
自动电压无功控制系统上位机,将厂内220千伏母线电压作为基准,来进行逻辑控制运算完成对厂内母线电压的调控,但电厂660兆瓦的机组容量占比较高,如果1台330兆瓦机组停止运行,220千伏乙站母线运行电压会小于对应的甲站,220千伏乙站1线输电负荷过高时会存在压降问题,负荷值要高达360兆瓦左右,从而使自动电压无功控制系统错误地识别母线电压过低,对6-7号发电机组进行调节和控制,无功功率变大会使母线电压相应的提高,但660兆瓦发电机组无功功率的调控,需要由下位机来对运行数据进行采集,并以220千伏甲站电压作为基准,甲站母线运行电压会超过乙站,会降低无功功率或吸收有有功功率,这就会导致自动电压无功控制系统无法达到合格标准。
每个发电机组母线电压、功率因数等受到死区电压数值的制约,如果用电高峰和谷底时,同时存在着甲、乙两站输电线路无法达到负荷平衡状态,发电机组位于限值条件下,发电机组则不能调整到目标值。如果调差出现一定的影响,在220千伏母线中的五台电机组励磁系统不能达到调差一致的要求,同时,励磁调节器接受到自动电压无功控制系统控制命令,在置无功分配作作任务时,机组的励磁响应时间与精准度会产生误差,会出现某台发电机组进相,而其它发电机组出现迟相的问题,自动电压无功控制系统运行程度会持续进行运算并输出控制指令。
3.3 运行功率频繁调控原因
当前,很多厂站都采用励磁调节器与系统稳定器来进行励磁控制的方法,在出现有功振荡时会给电力系统加入阻尼,从而对振荡进行有效地抑制,使振荡波形可以快速地达到稳定值。但发电机组受到省级调度生活系统短期负荷预测的影响,会出现运行功率频繁调控的问题,如果稳定器存在反调现象,就会使发电机组将无功进行再次配置,母线电压出会形成很大的波动,促使自动电压无功控制系统发出控制指令来保持电压的稳定[3]。
3.4 母线运行电压溢出死区原因
上传至省调度中心侧的母线电压监测值无法与AVC功能模块母线电压测值相同,电压采集数据有着很大的扰动,加入到全厂自动电压无功调节的母线电压测量精度达不到要求。进行检查发现,上传到调度中心侧的母线电压监测值与厂内AVC功能模块母线电压都由电压变送器来进行监测,可变送器与交采表电压有着数值差民,母线真实运行电压可由交采表直观反映出来,但电压变送器获取到电压数据,需要经过上位机把相电压通过处理后变换成线电压,在数据处理过程中将波动值同步放大,这就使变送器无法达到足够的精度。
4 处理措施
4.1 增设自动电压无功控制系统
采用相同参数和励磁调差性能的发电机组,对甲、乙两站电压进行单独控制方能处理好电厂母线连接线距离长、线径细带来的压差问题。应该再设置自动电压无功控制系统,在对无功分配方案进行设计时,还需要结合每个发电机组励磁调节器调差性能的差别,将每个机组励磁调差性能保持一致,相同特性的发电机组在相同的升压站中运行,每个机组的稳定器中设置小时间常数,科学合理对增益值和相频性能进行调整,降低稳定器反调而导致的母线电压波动,避免对自动调压无功控制系统产生不利影响[4-5]。并对设置参数进行优化,再考虑到现场生产设置的限值,可以将每个机组的自动调压无功控制系统运行指标达到上级调度中心的要求。
4.2 母线电压无法回归到死区解决措施
上位机功能模块输入输出参数设置中,把站内母线电压监测源换成交采表,再将上报给省调度中心的母线电压监测源进行修改,使两者的监测数值保持相符。
4.3 无功功率超调解决措施
可以对励磁系统调控速度和参数进行合理调整,逐渐提高比例系数和调节次数,并对发电机组进行变负荷调试,保证参数可以满足无功功率调整的要求。通过调试可以确定最合理的PID参数值,发电机组再没有出现无功功率超调、PID控制器退出的现象,无功功率的调整变得更为稳定[6]。
4.4 无功功率配置异常解决措施
在对发电机组进行检修时,对机组监控系统上位机的检修状态进行标记,把检修参数设置为1,保证检修机组不加入到AVC系统的控制运算中。完成机组检修任务以后,在并网发电心将检修标志置0,再没有出现无功功率分配异常问题。
5 结语
综上所述,厂站自动电压控制系统充分利用了远程控制技术,需要深入了解厂站AVC系统工作原理和实际应用情况,并对运行过程中存在的问题进行分析,采取相应的措施,保证控制系统的正常运行。