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发电厂AVC子站要关注的几个问题 摘要： 作为电网自动电压控制系统主要执行机构的发电厂AVC子站，其控制与电网运行的相互影响不断呈现，本文就AVC子站的安装运行过程中与电网运行相关问题，进行了探讨，并提出了解决方案。 目前电网自动电压控制系统（AVC）在全国各大电网已部署过半，有些电网已实用化运行多年，考虑到发电机电压无功调节的连续性、实时性和经济性，自动电压控制系统的子站绝大多数安装在发电厂。在多年来电厂AVC子站的安装运行过程中，我们发现有几个问题需要加以重视。 关于机组无功调节裕度 我们知道，电力系统的电压水平取决于电网的无功功率平衡。在电网运行当中，电源提供的无功功率应和电网需求的无功功率相平衡。同时，为保证电网的安全稳定运行，还需要有一定的无功容量储备。作为电网无功电源的主要提供者，发电机是否能够在安全稳定的前提下尽可能大的提供无功调节范围，将是发电厂AVC子站需要考虑的问题。 发电机运行会受到一定条件的限制，比如转子绕组、定子绕组的温升，原动机的功率限制等。为此，发电机出厂前，会提供一个P-Q曲线图。 在图上可以看到，定子电流限制为弧AC，转子电流限制为弧BC，受发电机原动力限制，发电机应运行在水平线CD以下。而进相运行时，主要受静态稳定的约束，P-Q曲线的第二象限给出了其运行范围。 由此可见，随着发电机有功出力的变化，无功调节范围也在变化。当有功出力减小时，无功的调节范围将增大。也就是说，当电网有功功率储备足够而系统电压过低时，可适当降低某些发电机的有功功率，而增加发电机的无功功率；当系统电压过高时，也可以通过减少有功出力而提高机组的进相深度。 在AVC子站的实际应用中，由于有些电厂的运行规程规定，发电机运行有功率因数限制，一般设定在0.98-0.85之间，因此也要求电厂AVC子站设备要有功率因数限制。这时的限制曲线就是从P-Q图的原点到圆周上额定点的一条射线，如果此时P、Q均为额定值时，S也为额定值，功率因数也为额定值，它们都在圆周綫的额定点上。如果功率因数限定在额定值（如0.85），小于0.85将被限制，则这条射线右侧到圆周的原来允许运行的区域也被限制了。对于进相区（欠励侧），如果用功率因数限制同样是一条原点出发的射线，这时发电机出力越大时允许的进相无功越大，出力小时进相的无功反而小，这与发电机实际无功出力能力相反。由于目前机组和AVC子站都有一些保护性限制：如任何时候P都不会超过原动机的最大出力。当出力小到一定时候，无功下限受励磁电流、机端电压下限的限制，上限受机端电压、转子电流、定子电流上限的限制。进相区则有进相曲綫限制，可以保证机组运行在安全区内。 因此，建议修改相关的发电机运行规程，在安全稳定的前提下，使机组能够提供更大的无功调节裕度。 系统阻抗设定值的自适应 目前国内大多数电网的AVC系统都是以系统电压为控制目标的，发电厂AVC装置接收到AVC主站的系统电压给定，由于每次调节电压变化量很小，控制会有较大偏差，所以首先要将电压目标转换成为达到这个电压目标电厂需向系统送出的无功功率，也就是把母线的电压目标值转化为全厂无功目标。然后再将这个无功目标优化分配给各台机组作为单机无功目标。通常由公式Qj=Uj((Uj-Ui)/X+Qi/Ui）将电压目标值转化为全厂无功目标。其中：Ui为当前母线电压，Uj为目标电压；Qi为当前电厂送入系统的无功；Qj为为使母线电压达到Uj需向系统送出的无功功率；Ｘ为系统阻抗。 由于在绝大多数时间，从电厂看出去的系统阻抗变化是不大的，因此系统阻抗往往可以优选为一个定值。有的AVC装置甚至不具备系统阻抗的辨识功能。 随着大电网战略的实施，电网运行方式有可能会发生较大的改变。这种变化有时会引起系统阻抗十数倍的快速变化，与此伴随的是发电厂高压出线电压的大幅度改变。如果此时需要进行电厂出口电压的调节，公式中的系统阻抗势必需要做相应的自适应。否则，调节目标将无法实现，严重时甚至会造成电网电压的波动。为此，发电厂AVC子站的系统阻抗自适应必须作为一个必备功能来要求。 系统阻抗辨识就是根据电压调节前后的电压、无功值，根据公式：X=(U+- U-)/(Q+/U+-Q-/U-），利用最小二乘法计算出系统阻抗。 进行系统阻抗辨识时，为了获得准确的辨识结果，电压和无功的变化必须达到一定的幅度。同时必须要经过多次调节，才能有足够的数据来满足利用最小二乘法进行辨识的数据要求。然而电网运行方式发生重大变化时，系统阻抗的改变也是在很短时间内发生的，因此AVC装置有必要在很短的时间内完成系统阻抗设定值的自适应。 在实际应用中， AVC子站需要具有快速的数据采集能力（一般下位机采集间隔不大于100ms），随时在检测电压的变化速率。如果在调节过程中发现电压变化速率过快时，随即改变