水電廠監(jiān)控系統(tǒng)AVC遠(yuǎn)方控制功能的優(yōu)化及應(yīng)用

摘 要各大水電廠利用全網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)AVC，不僅可以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還可以保障電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損，又可以減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以目前國內(nèi)多個(gè)調(diào)度中心都以建立了實(shí)時(shí)電網(wǎng)自動(dòng)控制AVC系統(tǒng)?；诖耍疚膶?duì)AVC基本原理，水電廠監(jiān)控系統(tǒng)AVC遠(yuǎn)方控制功能的優(yōu)化及應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)的探析。

各大水電廠利用全網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)AVC，不僅可以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還可以保障電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損，又可以減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以目前國內(nèi)多個(gè)調(diào)度中心都以建立了實(shí)時(shí)電網(wǎng)自動(dòng)控制AVC系統(tǒng)?；诖?，本文對(duì)AVC基本原理，水電廠監(jiān)控系統(tǒng)AVC遠(yuǎn)方控制功能的優(yōu)化及應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)的探析。

【關(guān)鍵詞】水電廠 AVC 控制系統(tǒng) 應(yīng)用

為了達(dá)到以上高水準(zhǔn)的自動(dòng)化控制水平，大量的水電廠利用自身資源開發(fā)或者直接引進(jìn)了自動(dòng)電壓控制（Automatic Voltage control-AVC），也就是我們俗稱的AVC，AVC技術(shù)重點(diǎn)作用在水電廠的無功電壓上，實(shí)現(xiàn)對(duì)無功電壓的監(jiān)視和管理。在保保障水電廠能安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，打造水電廠AVC控制體系，對(duì)全面提升水電廠的安全、有效運(yùn)行的能力，具有十分重要的作用。

1 水電廠AVC的基本原理及其控制策略

1.1 基本原理

電廠發(fā)動(dòng)機(jī)的無功出力和極端電壓都受到勵(lì)磁電流的直接影響，一旦勵(lì)磁電流出現(xiàn)變化，發(fā)電機(jī)無功出力和機(jī)端電壓均出現(xiàn)或增或減的情況，同時(shí)通過主變壓器還會(huì)影響到高壓側(cè)的母線電壓在水電廠的發(fā)電過程中，水電廠AVC會(huì)根據(jù)控制中心主站端AVC控制指令或是本地設(shè)定的電壓曲線，通過變動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）的電壓設(shè)定值實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁電流的控制.進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓無功的自動(dòng)控制。

1.2 控制策略

1.2.1控制目標(biāo)

AVC指的是按照預(yù)定條件與要求實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠的母線電壓或是全電廠的無功功率的自動(dòng)控制，從而達(dá)到提高電壓質(zhì)量的目的的技術(shù)。AVC應(yīng)在確保機(jī)組妥全運(yùn)行的前提下，為系統(tǒng)提供能夠充分利用的無功功率，降低電廠功率的損耗。

1.2.2 AVC的分配策略

AVC分配策略主要包括以下幾種：按無功容量成比例的原則；按實(shí)發(fā)有功比例的原則；不參加AVC機(jī)組，AVC分配值跟蹤實(shí)發(fā)值；母線電壓和給定電壓值在電壓死區(qū)之內(nèi)，AVC分配值跟蹤實(shí)發(fā)值.

機(jī)組AVC功能的投入表明該機(jī)組參加到AVC中，AVC程序會(huì)對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷的分配；機(jī)組AVC功能退出則表明該機(jī)組并未參加到AVC中，AVC程序不會(huì)對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷的分配.全廠AVC功能可以人工投入或是退出，若是無機(jī)組參加到AVC之中，則全廠AVC將自動(dòng)退出全廠AVC投入表明將機(jī)組負(fù)荷分配的功能啟動(dòng)；全廠AVC退出表明不啟動(dòng)機(jī)組負(fù)荷的分配功能、

當(dāng)全廠AVC功能投入，以下閉鎖條件中的任一被破壞，則該機(jī)組AVC退出、報(bào)警。

2 AVC遠(yuǎn)方控制功能的應(yīng)用

AVC在我國水電廠中的運(yùn)用并不是一撮而就的，伴隨著我國自動(dòng)化、智能化水平的進(jìn)步，AVC技術(shù)最早可以追溯到我國的福建的水電廠，當(dāng)時(shí)福建地區(qū)的水電廠使用的AVC技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是建立在著名的RWE公司的兩級(jí)控制模式上，利用最先進(jìn)的控制策略來實(shí)現(xiàn)直接對(duì)下面各個(gè)子水電廠站的間接控制，以上控制模式雖然優(yōu)點(diǎn)比較的顯著，但缺點(diǎn)也是比較的明顯，比如缺乏必要的二級(jí)控制層等。雖然有一些缺陷，但是AVC遠(yuǎn)方自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)給水電廠的高效率、高質(zhì)量的運(yùn)行提供了必要的保障。

而在我國的另外的一些地區(qū)，比如江蘇泰州供電局研發(fā)出來的無功電網(wǎng)電壓優(yōu)化控制策略，它就是以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損最小化和以約束各節(jié)點(diǎn)電壓使之合格這兩點(diǎn)為目標(biāo)，通過分析接收到的來自SCADA的及時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)化的處理，使之變成一些關(guān)鍵的指令，比如變壓器檔位的調(diào)節(jié)以及無功補(bǔ)償裝置控制等命令，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)市區(qū)內(nèi)的電網(wǎng)無功優(yōu)化運(yùn)行的控制。

目前來看，AVC技術(shù)在我國眾多的水電廠中幾乎實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。但是我們應(yīng)該意識(shí)到，一個(gè)完整的 AVC 系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)大于AGC系統(tǒng)，因此，其良好的應(yīng)用仍然需要各部門的緊密協(xié)作。

3 關(guān)于AVC控制功能的具體優(yōu)化

存在AVC在水電廠取得了極為成功的應(yīng)用，但并不是代表其一點(diǎn)問題都沒有，AVC仍然有許多其自身的局限性，其部分功能仍然有待優(yōu)化。由于其存在的問題較多，這里列舉幾個(gè)比較有代表性的加以闡述和優(yōu)化。

3.1 調(diào)差特性問題

由具有代表性的發(fā)電機(jī)外特性曲線可知，有功變化必然會(huì)造成機(jī)組無功的變化，而AVC主要是通過對(duì)機(jī)組無功的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)高壓母線的控制。一般而言，水電廠主要承擔(dān)著電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰的任務(wù)，使得有功負(fù)荷的變化比較頻繁，同時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差特性使得勵(lì)磁無功閉環(huán)調(diào)節(jié)模式之下的機(jī)組實(shí)發(fā)無功和無功給定間出現(xiàn)一定的偏差，最終導(dǎo)致AVC出現(xiàn)頻繁的計(jì)算和調(diào)節(jié)。所以，在投入AVC，勵(lì)磁無功閉環(huán)模式之下，應(yīng)設(shè)置好適宜的機(jī)組無功調(diào)節(jié)的死區(qū)。

3.2 機(jī)組振動(dòng)區(qū)問題

水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組跨越振動(dòng)區(qū)時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無功出現(xiàn)大幅的波動(dòng)，這是無功在并網(wǎng)機(jī)組間的重新分配，不會(huì)導(dǎo)致全廠總無功出現(xiàn)波動(dòng)。但是一旦AVC投入，無功波動(dòng)超過AVC的動(dòng)作死區(qū)值，AVC重新分配無功，加上跨振動(dòng)區(qū)時(shí)機(jī)組的有功變化導(dǎo)致無功出現(xiàn)變化，高壓母線的電壓十分容易出現(xiàn)不穩(wěn)定。

3.3 無功協(xié)調(diào)的問題

由于部分的機(jī)組并沒有參與到AVC控制，需要運(yùn)行人員對(duì)其進(jìn)行人工監(jiān)視和控制，容易和AVC控制機(jī)組產(chǎn)生無功協(xié)調(diào)的問題。一旦AVC控制和手控機(jī)組之間的無功難以協(xié)調(diào)，可能會(huì)出現(xiàn)無法調(diào)整母線電壓的不正?，F(xiàn)象，甚至造成母線電壓波動(dòng)的現(xiàn)象。因此，為了防止此類問題的出現(xiàn)，比較合理的模式應(yīng)是并網(wǎng)機(jī)組同時(shí)退出過時(shí)投入AVC控制，不允許出現(xiàn)部分投入AVC控制的現(xiàn)象

4 結(jié)束語

綜上所述，水電廠在使用了AVC系統(tǒng)后，可以最大化無功資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)電壓綜合控制能力的全方位的提升，真正實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)無功電壓管理向更加自動(dòng)化、智能化的方向前行，目前來看，取得的效果也是十分的明顯的。在更加強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化，以及遠(yuǎn)程控制的21世紀(jì)的今天，我們要進(jìn)一步完善AVC系統(tǒng)的管理，始終如一的高效率，高強(qiáng)度的做好AVC系統(tǒng)的維護(hù)工作，完善AVC系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集工作，保障每一類數(shù)據(jù)采集的正確性，為水電廠調(diào)度應(yīng)用軟件的長時(shí)間的正常工作打下牢固的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[2]蔡亮.論水電廠AVC運(yùn)行需注意的問題[J].通訊世界，2014（14）：47-48.

作者簡介

白石（1987-），男，吉林省白城市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為云南華電金沙江中游水電開發(fā)有限公司助理工程師。主要研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化。

作者單位

云南華電金沙江中游水電開發(fā)有限公司 云南省昆明市 650228