淺談電廠自動電壓控制系統(tǒng)

苗家瑞

摘 要：隨著人們經(jīng)濟(jì)水平和物質(zhì)文化生活的發(fā)展，對于電力的需求也在不斷地增大，目前的電廠建設(shè)中，已經(jīng)開始出現(xiàn)應(yīng)用大功率的發(fā)電機(jī)組，并以此為基礎(chǔ)建立的超高壓電網(wǎng)。在這種電網(wǎng)的運行中，由于電壓與損耗之間的復(fù)雜關(guān)系，因此也要對電壓進(jìn)行有效管理，以此來降低電網(wǎng)運行中產(chǎn)生的不必要能耗，提高對能源的利用率，同時降低運營成本。電廠自動電壓控制系統(tǒng)是近年來出現(xiàn)的一種對電壓能夠有效控制的自動控制系統(tǒng)，在具有對電壓進(jìn)行合理調(diào)配控制的基礎(chǔ)上還能夠?qū)﹄娐分邪l(fā)生的變化進(jìn)行快速控制，極大程度地滿足了現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中的需要。

關(guān)鍵詞：自動電壓控制系統(tǒng)；電廠建設(shè)；無功損耗

自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）是現(xiàn)代的電網(wǎng)中較為重要的兩種控制系統(tǒng)之一（另一種為自動控制系統(tǒng)AGC），在電廠與電網(wǎng)的運行中發(fā)揮著重要的作用，能夠保障電網(wǎng)的正常運行。目前的電廠自動電壓控制系統(tǒng)，通常來講在電廠的運行中的作用大都是能夠?qū)Ψ€(wěn)定的電能儲備，并起到增加儲量的作用，還能夠降低電能在電網(wǎng)運行中的各種損耗，對電網(wǎng)電壓的質(zhì)量提高起到了關(guān)鍵的作用。通過電廠自動電壓控制系統(tǒng)在電網(wǎng)的整體運行中發(fā)揮的這些作用，對電網(wǎng)安全、效能甚至是人工的簡化，該系統(tǒng)都能夠做出較為出色的工作。

1 傳統(tǒng)電壓管理模式中存在的弊端

1.1 電壓管理模式的意義

在正常的電廠和電網(wǎng)的工作中，在電能的傳輸過程中會發(fā)生一定的功率損耗，在電能發(fā)生損耗中，根據(jù)損耗的形勢也會將損耗分為有功和無功兩種損耗方式，而因為在輸電線路中X遠(yuǎn)大于R，因此在線路中發(fā)生的無功損耗也就相應(yīng)的會遠(yuǎn)大于線路中發(fā)生的有功損耗，因此也就能夠確定出在輸電線路中造成電能電壓損耗的主要形式就是無功損耗。在發(fā)電廠以及電網(wǎng)的整個系統(tǒng)中，有功源的部分主要是發(fā)電機(jī)的部分，若將發(fā)電機(jī)作為整個電網(wǎng)調(diào)整方式的主要應(yīng)用，那么在通過發(fā)電機(jī)進(jìn)行電壓調(diào)整時，就會使電網(wǎng)中的電能的符合產(chǎn)生較大的波動，因此，目前的技術(shù)手段中，還無法通過發(fā)電機(jī)來對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；電網(wǎng)中無功源則包括了電容器、相位調(diào)整設(shè)備等部分，除去發(fā)電機(jī)中的無功源部分，我們可以通過調(diào)整對無功部分的位置設(shè)置的調(diào)整，來達(dá)到對電壓的調(diào)整目的。

1.2 傳統(tǒng)的電壓管理方式

目前在發(fā)電廠中對無功電壓的管理，通常情況下是利用人工調(diào)度的方式來進(jìn)行，通過二十四小時不間斷的人工監(jiān)視與控制來完成對電廠電壓，在用電高峰或低谷等不同用電情況劃分的時間段中進(jìn)行的有效控制，這種傳統(tǒng)的管理方式是對之前傳統(tǒng)中的簡單電網(wǎng)進(jìn)行有效控制的一種手段，但是對著電力設(shè)施的不斷完善，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜，這種傳統(tǒng)的管理模式在現(xiàn)有的電網(wǎng)管理中，已經(jīng)暴露出了越來越多的問題。

1.3 傳統(tǒng)電壓管理方式的弊端

在傳統(tǒng)的電壓管理方式中由于使用人力調(diào)整，離線確定等方式的應(yīng)用，無疑在簡單的電網(wǎng)中是較為有效的管理方式，但是現(xiàn)代的電網(wǎng)建設(shè)中，電網(wǎng)的發(fā)展趨勢已經(jīng)逐漸朝著多端口、復(fù)雜化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的電壓控制手段中的弊端已經(jīng)越來越多的暴露在了電壓的控制管理中：

（1）人工控制暴露出的問題。傳統(tǒng)的電壓控制方式中，要求人工對電廠中的相關(guān)設(shè)備利用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全天候的監(jiān)視與控制，而且主要也是通過人工調(diào)整的方式來實現(xiàn)對電壓的管理控制。這種管理方式不僅會受到操作人員素質(zhì)的影響，同時由于過快的調(diào)整電壓，也會給電網(wǎng)負(fù)荷造成很大的波動，難以達(dá)到精確調(diào)整的目的。而且大量高強(qiáng)度的精密工作往往也需要很多的人力來進(jìn)行，工作的繁重與復(fù)雜也不利于操作人員的相關(guān)工作進(jìn)行。而且，利用人工操作，盡管有數(shù)據(jù)表盤作為數(shù)據(jù)支持，但是在進(jìn)行調(diào)整的過程中仍然有可能出現(xiàn)人工方面的錯誤而影響到整個電網(wǎng)的工作情況。

（2）離線確定相關(guān)的計劃和運作依據(jù)不利于電網(wǎng)的工作。傳統(tǒng)的電壓控制方式在相關(guān)的控制指導(dǎo)性文件的制定上存在著一定的盲目性，制定文件時主要是通過對用電時段的不同進(jìn)行劃分和粗略的指導(dǎo)，并不能根據(jù)實際來進(jìn)行對電網(wǎng)中電壓的控制，由于過去用電的各個時段具有鮮明的特征，傳統(tǒng)控制方式能夠較好的勝任這項工作，但是隨著電網(wǎng)的逐漸復(fù)雜，用電的情況也在隨之發(fā)生變化變得更加復(fù)雜，這種工作的方式以及指導(dǎo)方案制定已經(jīng)明顯不能適應(yīng)在目前電網(wǎng)中的變化需求，沒有實際的考量是不能夠?qū)﹄姀S的控制工作做出精確指導(dǎo)的。越是在復(fù)雜的系統(tǒng)中，越要重視對于反饋的及時處理，這樣才能減少系統(tǒng)中發(fā)生故障的幾率，提高運行的安全系數(shù)。

（3）處于同一電網(wǎng)下的不同電廠之間，由于相互之間的調(diào)節(jié)工作通過電網(wǎng)能夠影響到彼此的母線，對于運行中也會造成不必要的損耗，而且傳統(tǒng)的管理中，不同電廠間有時甚至不處于一個系統(tǒng)，受制于電廠運營體制和運營規(guī)則，以及通訊方面的限制，一般來說電廠與電廠之間是不能夠根據(jù)其中一方的變化，另一方會及時做出調(diào)整的，這也就導(dǎo)致了在傳統(tǒng)的電壓管理工作模式中，電廠之間進(jìn)行無功調(diào)節(jié)的過程里，不同電廠做出的不同調(diào)整在一定的程度上會對彼此的母線造成干擾，在無功調(diào)節(jié)的工作當(dāng)中產(chǎn)生難以調(diào)和的矛盾，一定程度上加大了電網(wǎng)運營的整體成本，也增加了電網(wǎng)的符合和損耗，而且也在一定程度上增加了運營方面的成本，非常不利于電網(wǎng)的建設(shè)和運行。

2 電廠自動電壓控制系統(tǒng)的工作原理、控制方式和其他因素參考

2.1 工作原理

現(xiàn)代的技術(shù)當(dāng)中，自動電壓控制系統(tǒng)是一種能夠直接對地區(qū)電網(wǎng)中無功損耗進(jìn)行優(yōu)化的較為合理的方式，而自動電壓控制系統(tǒng)的實質(zhì)是對電網(wǎng)無功部分進(jìn)行調(diào)度控制的在線控制系統(tǒng)。以遠(yuǎn)程終端單元為主要指令輸出與輸入形式，并以此構(gòu)架來實現(xiàn)自動電壓控制系統(tǒng)對電網(wǎng)的控制。通過公式推導(dǎo)出電廠在輸出電能的工作中需要對無功的目標(biāo)值進(jìn)行負(fù)擔(dān)，根據(jù)實地參考出的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定出自動電壓控制系統(tǒng)控制部分進(jìn)行分配的相關(guān)原則，將實際中能夠?qū)旊姽ぷ鳟a(chǎn)生阻礙的條件進(jìn)行參考，確定出對電網(wǎng)中整個電廠機(jī)組在無功功率方面的分配方案。之后自動電壓控制系統(tǒng)利用電磁信號的方式在先前建立的網(wǎng)絡(luò)中，對機(jī)組中電壓自動調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，使電廠中各機(jī)組的無功功率得到自動電壓控制系統(tǒng)的有效控制，并達(dá)到最終將有效電壓合理配送的目的。在結(jié)構(gòu)上自動電壓控制系統(tǒng)可以按照圖1的方式進(jìn)行理解。

2.2 控制方式

把一級電壓控制作為單元控制，控制器作為發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)器，時間通常以毫秒到秒作為控制單位，通常為一個常數(shù)，針對這一級別的控制，控制設(shè)備能夠保證輸出量值能夠符合電壓變化的需要。一級電壓控制則等于一個給定的值，一般情況下不會改變；把二級電壓控制作為本地控制。時間一般都是控制在秒到分的級別，而且通常為一個常數(shù)，控制器作為發(fā)電廠的自動調(diào)控裝置，主要目的就是為了實現(xiàn)對本地一級設(shè)備的協(xié)調(diào)，進(jìn)而保證電壓的設(shè)定值和需要的值相近，避免控制目標(biāo)產(chǎn)生偏差，按照順序改變設(shè)定值；把三級電壓控制作為全局控制。時間一般都是控制在分到消失級別，而且通常也為一個常數(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)化、安全化的運行，能夠給各個分廠傳輸準(zhǔn)確的電壓調(diào)控結(jié)果，并下達(dá)指令。

2.3 對其他因素的參考

母線電壓在整個電壓系統(tǒng)中具有十分重要的作用，所以必須保證母線電壓的值在一個安全的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，以及變壓器在一個規(guī)定的范圍內(nèi)運行。要想實現(xiàn)對無功機(jī)組的分配，就必須在滿足系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行，單獨無功設(shè)置應(yīng)該滿足母線曲線的要求，才能夠進(jìn)一步保證機(jī)組的正常運行。

3 調(diào)試

檢查網(wǎng)調(diào)側(cè)主站系統(tǒng)能否正確獲取電廠側(cè)遠(yuǎn)程終端單元送來的遙信遙測量；檢查網(wǎng)調(diào)側(cè)主站系統(tǒng)能否將遙調(diào)命令正確及時地發(fā)送到電廠側(cè)RTU；檢查網(wǎng)調(diào)側(cè)主站系統(tǒng)采集的遙信遙測與電廠側(cè)子站系統(tǒng)采集的遙信遙測是否一致；檢查網(wǎng)調(diào)側(cè)主站系統(tǒng)能否將遙調(diào)命令正確及時地發(fā)送到電廠側(cè)子站系統(tǒng)。檢查子站系統(tǒng)收到的遙調(diào)命令是否與主站系統(tǒng)下發(fā)的遙調(diào)命令一致；檢查子站系統(tǒng)是否正確執(zhí)行遙調(diào)命令；檢查對應(yīng)控制母線的電壓調(diào)節(jié)情況；檢查對應(yīng)控制發(fā)電機(jī)的無功出力情況。確保電廠側(cè)子站系統(tǒng)能夠正確追隨網(wǎng)調(diào)側(cè)主站系統(tǒng)的控制命令。

4 結(jié)束語

以超高壓電網(wǎng)的大范圍普及為開端，電網(wǎng)的建設(shè)以及規(guī)模只會朝著大而復(fù)雜的方向進(jìn)行，出于減少能耗，節(jié)約能源等方面的考慮，對于電網(wǎng)中的控制工作要更加重視，并且不斷利用新科技來進(jìn)行完善。電廠自動電壓控制系統(tǒng)是目前對電壓等因素有著較好控制能力的控制系統(tǒng)，在整個系統(tǒng)的工作運轉(zhuǎn)的改善中起到了相當(dāng)重要的作用，因此不單單是要對此系統(tǒng)進(jìn)行簡單的應(yīng)用，還要在應(yīng)用當(dāng)中，順應(yīng)時代發(fā)展的潮流對此系統(tǒng)提出有建設(shè)性的意見，不斷完善，并且減少其中處在的不良影響，有效地發(fā)揮電廠自動電壓控制系統(tǒng)在電網(wǎng)建設(shè)中的重要作用。

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