电厂侧AVC子站系统建设及应用

一、前言

电压是电力系统电能质量的重要指标之一, 有效进行电压调节和无功补偿不仅能提高电压质量, 而且能提高电力系统的稳定性和安全性。

自动发电控制 (Automatic Voltage Control, 简称AVC) 是在自动装置的作用和给定电压约束条件下, 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都按指令自动进行闭环调整, 使其注入电网的无功逐渐接近电网要求的最优值, 从而根据电网的无功情况自动调节发电机的无功出力, 使全网有接近最优的无功电压潮流, 进而提高电能质量和全系统的安全、稳定、经济运行能力。

二、自动发电控制的基本原理

发电机无功出力与机端电压受控于励磁电流, 当励磁电流改变时, 发电机的无功出力与机端电压也随之变化, 并由此对主变高压侧的母线电压产生影响。由于励磁电流的大小可以通过改变励磁调节器 (AVR) 电压给定值实现, 所以AVC的基本原理就是:电厂侧远程接收调度系统AVC控制指令, 通过动态调节励磁调节器的电压给定值, 改变发电机励磁电流, 实现电压的无功自动调控。

三、电厂侧AVC的功能实现

1. 电厂侧AVC的无功分配

电力系统中电压降的表达式如下:

压降纵分量

压降横分量

由于压降横分量数值较小, 可忽略;且电力系统中R远小于X, 故通常将压降简化为:

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

其中, U表示当前电压, Q表示当前无功, X表示系统阻抗。

确定目标总无功后, 每台机组的无功分配可以有无功容量成比例和等功率因数两种策略。

无功容量成比例是指AVC根据机组无功容量按比例进行分配:

其中, n为参加AVC调节的机组数;Qi为n分配到第i台机组的无功;Qi.max为第i台机组的最大无功容量;为n台机组的最大无功容量之和。

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:

其中, Pi为第i台机组当前有功实发值;为n台机组的当前有功实发值之和。

2. 电厂侧AVC子站系统结构及其接入量

电厂侧AVC系统运用分散式控制系统DCS, 采用上、下位机的结构实现无功电压控制。上位机集中采集母线电压、注入高压侧母线的无功及机组侧数据、励磁调节器当前状态等信息, 根据设定的高压母线目标电压值, 通过相应无功电压算法, 计算出需注入高压母线的目标总无功, 然后按优化的无功分配策略将目标总无功分配给各机组的下位机, 并监视各机组的无功调节。

各机组下位机送出增减励磁指令, 调节机组无功至目标值, 完成机组无功闭环调节, 从而使高压母线电压达到系统给定值的调控要求。

电厂侧AVC子站的结构及接入量如图1所示。