電廠自動(dòng)電壓控制策略及影響因素

1、電廠自動(dòng)電壓控制策略及影響因素摘要：從應(yīng)用角度分析了電廠電壓自動(dòng)化需采取的主要控制策略。同時(shí)詳細(xì)分析了影響電壓自動(dòng)化控制過程的各種因素。該策略對(duì)實(shí)現(xiàn)電廠電壓的自動(dòng)化控制并使電網(wǎng)降損增效具有重要的實(shí)際意義，介紹發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的原理及控制策略，同時(shí)對(duì)影響控制的各種因素進(jìn)行了分析在實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到較好的效果。關(guān)鍵詞：電廠自動(dòng)化 電壓控制策略無(wú)功功率影響因素為了提高電廠的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)和安全等多目標(biāo)的協(xié)調(diào)控制，如何實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中無(wú)功功率率及電壓自動(dòng)控制成為一項(xiàng)意義重大的研究課題，電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)是在確保全網(wǎng)電壓合格的同時(shí)將全網(wǎng)線損降至最小。目前，發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、高壓母線電

2、壓(500220kV)主要由各電廠值班人員根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度的要求人工調(diào)節(jié)。本文就如何按電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)的要求實(shí)現(xiàn)電廠電壓無(wú)功調(diào)度自動(dòng)化作簡(jiǎn)要論述。1.控制方法根據(jù)系統(tǒng)給定的發(fā)電廠高壓母線電壓曲線及機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出需注入高壓母線的無(wú)功總量，然后按即定的策略將無(wú)功量合理分配給各機(jī)組，最后計(jì)算出機(jī)端電壓設(shè)定值，利用發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)調(diào)整機(jī)組無(wú)功出力或機(jī)端電壓，使高壓母線電壓達(dá)到系統(tǒng)給定值。在計(jì)算過程中應(yīng)充分考慮機(jī)組各種約束條件。電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)圖見圖1，圖中的“系統(tǒng)給定電壓”為中調(diào)主站電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)(AVC)發(fā)出的給該發(fā)電廠高壓母線電壓目標(biāo)值。圖1發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)圖U-發(fā)電機(jī)

3、機(jī)端電壓；Q一發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功功率；U0一通過計(jì)算得出機(jī)端電壓設(shè)定值；U無(wú)功控制環(huán)輸出的電壓增量2.控制策略通常，發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器連接到母線上(即按單元接線方式接人系統(tǒng))，其無(wú)功功率輸出大小和裕度可由機(jī)端電參數(shù)得以檢測(cè)。在考慮機(jī)端電壓是否合適，發(fā)電機(jī)的功角是否有一定裕度等因素基礎(chǔ)上，發(fā)電廠內(nèi)各發(fā)電機(jī)組問的無(wú)功功率大體上按功率因數(shù)相近的原則分配。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，自動(dòng)控制發(fā)電廠無(wú)功功率，應(yīng)保證每臺(tái)機(jī)組機(jī)端電壓合格且每臺(tái)機(jī)組有相似的調(diào)整裕度，這就要求在不同的機(jī)組運(yùn)行情況下采用不同的控制策略，筆者推薦如下策略：(1)當(dāng)高壓母線電壓低于系統(tǒng)給定目標(biāo)值時(shí)的控制策略此時(shí)要求各控制發(fā)電機(jī)增加無(wú)功功率，其大小應(yīng)根

4、據(jù)各控制發(fā)電機(jī)的無(wú)功裕量進(jìn)行分配。(2)高壓母線電壓高于系統(tǒng)給定目標(biāo)值時(shí)的控制策略此時(shí)要求各控制發(fā)電機(jī)減少無(wú)功功率，其減少值也應(yīng)根據(jù)各控制發(fā)電機(jī)的無(wú)功裕量大小進(jìn)行分配。(3)某個(gè)控制發(fā)電機(jī)k發(fā)出的無(wú)功功率已經(jīng)達(dá)到極限(上、下限)時(shí)的控制策略計(jì)算時(shí)需排除無(wú)功功段使機(jī)組盡可能預(yù)留更多的無(wú)功備用容量，以便非典型時(shí)段(負(fù)荷爬升時(shí)段)發(fā)電機(jī)作為調(diào)節(jié)設(shè)備，但不應(yīng)造成機(jī)組進(jìn)相運(yùn)(可設(shè)置機(jī)組最低無(wú)功率越限的控制發(fā)電機(jī)，控制發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率大小.這樣，無(wú)功功率已達(dá)到上限或下限的發(fā)電機(jī)收到限制無(wú)功出力的信號(hào)后，即停止該發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率調(diào)整，發(fā)電機(jī)無(wú)功功率就限制在策略制定的極限范圍內(nèi)。各臺(tái)機(jī)組經(jīng)升壓變連接到高壓母線

5、上，其無(wú)功功輸出的大小和裕度可由機(jī)端電參數(shù)反映。因此。當(dāng)母線電壓越下限時(shí)(低于目標(biāo)電壓)，應(yīng)選擇機(jī)端電壓最低的一臺(tái)機(jī)組作為控制機(jī)組。當(dāng)母線電壓超越上限時(shí)(高于目標(biāo)電壓)，則應(yīng)選擇機(jī)端電壓最高的一臺(tái)機(jī)組作為控制機(jī)組母線電壓每越限0005(標(biāo)幺值)為一檔，若母線電壓越限超過5檔，則一律限制為5檔?？刂茩C(jī)組的機(jī)端電壓相應(yīng)的向上或向下的調(diào)整量為越限檔位乘以0001(標(biāo)幺值)。采取如上限制措施后，每次對(duì)機(jī)端電壓的調(diào)整量最多不超過0005(標(biāo)幺值)，既確保母線電壓有所改善，又避免調(diào)整后的電壓偏離原運(yùn)行點(diǎn)太遠(yuǎn)。3.控制中應(yīng)考慮的因素應(yīng)充分考慮發(fā)電機(jī)的各種極限指標(biāo)和約束條件，以保證發(fā)電機(jī)在允許的參數(shù)下安全、穩(wěn)

6、定運(yùn)行。按照就地設(shè)置的高壓母線目標(biāo)值或遠(yuǎn)方發(fā)來(lái)的電壓目標(biāo)值，控制各臺(tái)機(jī)組的無(wú)功功率或電壓調(diào)整量，使高壓母線電壓達(dá)到控制目標(biāo)區(qū)域以內(nèi)。首先，要根據(jù)負(fù)荷的變化情況確定是否需要進(jìn)行控制，即實(shí)行逆調(diào)壓。初期通過專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定典型時(shí)段。按照昨13負(fù)荷的變化率來(lái)確定今日的典型時(shí)段(以小時(shí)為單位)，基本上分為4個(gè)時(shí)段。另外也可考慮使用超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，依1-2 h后的負(fù)荷情況來(lái)確定典型時(shí)段。在典型時(shí)刻的負(fù)荷爬升時(shí)段，應(yīng)首先考慮調(diào)用電容器組，在負(fù)荷下降時(shí)段應(yīng)退出低壓電容器(投人電抗器)組。其主要目的是：在高峰或負(fù)荷爬升時(shí)時(shí)段或負(fù)荷下降時(shí)段，若機(jī)組無(wú)功低于最低無(wú)功值(可通過界面設(shè)置)，則應(yīng)優(yōu)先退出500 kV22

7、0 kV電網(wǎng)運(yùn)行的電容器組。31勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電壓調(diào)差特性在發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的測(cè)量比較單元中，一般設(shè)有改變發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的環(huán)節(jié)，它用于保證并列運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)組按其容量向系統(tǒng)提供無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率在各機(jī)組間穩(wěn)定合理分配，同時(shí)保證發(fā)電機(jī)在投人和退出運(yùn)行時(shí)，平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移無(wú)功負(fù)荷，避免發(fā)生無(wú)功功率沖擊。發(fā)電機(jī)的外特性按調(diào)差系數(shù)()的不同可分為3種，如圖2所示， 0的調(diào)差系數(shù)稱正調(diào)差系數(shù)，其外特性下傾，即發(fā)電機(jī)的端電壓隨無(wú)功電流增加而下降； =O的外特性稱無(wú)差特性，這種情況下端電壓不受無(wú)功電流影響，電壓恒定； 電壓恒定；圖2發(fā)電機(jī)的調(diào)差特性在不同的電網(wǎng)運(yùn)行條件下，發(fā)電機(jī)應(yīng)采用不同的調(diào)差特性，不同的

8、調(diào)差系數(shù)可以通過調(diào)節(jié)特性曲線獲得。通常，大型發(fā)電機(jī)一升壓變壓器以單元接線的方式連接到高壓母線上，各個(gè)發(fā)電機(jī)單元在母線上并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)將發(fā)電機(jī)整定為負(fù)調(diào)差特性，即32 自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)(AVC)電壓死區(qū)當(dāng)系統(tǒng)給定電壓值與當(dāng)前母線電壓值小于時(shí)，AVE停止無(wú)功功率分配，以避免頻繁變化電壓值。即為系統(tǒng)調(diào)壓死區(qū)。33量測(cè)偏差控制系統(tǒng)的各測(cè)量環(huán)節(jié)的測(cè)量誤如果過大，可能影響控制效果，嚴(yán)重時(shí)，引起機(jī)端電壓越限。34約束條件考慮機(jī)端電壓的約束條件，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓限制對(duì)無(wú)功功率輸出同樣有影響。由于設(shè)備絕緣要求，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓既不能高于最大允許值，也不能低于最小允許值。因?yàn)槿绻麢C(jī)端電壓過低，可能會(huì)引起某些廠用異步

9、電動(dòng)機(jī)過電流而停轉(zhuǎn)，從而影響機(jī)組運(yùn)行；過低的機(jī)端電壓也會(huì)引起發(fā)電機(jī)靜態(tài)失穩(wěn)。在優(yōu)化與校正計(jì)算時(shí)，考慮了在對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，根據(jù)廠用電要求確定發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓約束，保證發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在約束范圍內(nèi)。同時(shí)考慮機(jī)組的最大和最小無(wú)功功率的限制，機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行能力、低勵(lì)限制、定子及轉(zhuǎn)子電流、廠用電壓等約束條件。4.結(jié)語(yǔ)本文針對(duì)發(fā)電廠的自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，提出了各機(jī)組問無(wú)功分配策略。重點(diǎn)考慮發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變連接到高壓母線上，其無(wú)功功率輸出的大小和裕度由機(jī)端電壓反映，由此考慮機(jī)組的調(diào)差環(huán)節(jié)；同時(shí)分析了控制中應(yīng)該考慮的各種因素，以實(shí)現(xiàn)電廠電壓無(wú)功調(diào)度自動(dòng)化，自動(dòng)控制發(fā)電廠高壓母線電壓.參考文獻(xiàn)【1】 David J,Kruglln