電廠自動電壓控制器設(shè)計(jì)方案

1、電廠自動電壓控制器設(shè)計(jì)方案摘要： 根據(jù)電廠自動電壓控制系統(tǒng)的原理，可知電廠側(cè)avc子站系統(tǒng)自動控制的流程為:avc子站系統(tǒng)接收中調(diào)所下達(dá)無功指令或者電壓開始，到控制發(fā)電廠所對應(yīng)機(jī)組無功功率的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)為止的整個(gè)控制過程。在這個(gè)控制過程中主要是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制的設(shè)備及方式兩個(gè)方面的方案選擇問題。關(guān)鍵詞： 發(fā)電廠； 無功優(yōu)化； 閉環(huán)控制； 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集隨著電網(wǎng)對電能質(zhì)量和無功安全儲備要求的日益提高，各電廠相繼投入了自動電壓控制及無功優(yōu)化裝置（簡稱avc），通過與調(diào)度主站配合完成電壓及無功的優(yōu)化，有效避免了同一區(qū)域內(nèi)無功搬運(yùn)造成的有功損耗，并使運(yùn)行人員從以往的人工連續(xù)監(jiān)盤調(diào)節(jié)無功的方式解放

2、出來，具有重要意義。根據(jù)電廠自動電壓控制系統(tǒng)的原理，可知電廠側(cè)avc子站系統(tǒng)自動控制的流程為：avc子站系統(tǒng)接收中調(diào)所下達(dá)無功指令或者電壓開始，到控制發(fā)電廠所對應(yīng)機(jī)組無功功率的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)為止的整個(gè)控制過程。在這個(gè)控制過程中主要是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制的設(shè)備及方式兩個(gè)方面的方案選擇。一、電廠側(cè)avc子站閉環(huán)控制的設(shè)備及方式發(fā)電機(jī)組的無功功率的閉環(huán)控制是avc的最重要的環(huán)節(jié)，目前現(xiàn)有的可用于閉環(huán)控制無功出力的設(shè)備有：勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、dcs系統(tǒng)，增加一臺專用avc調(diào)節(jié)裝置，下面一一進(jìn)行分析。1.直接修改機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)器的內(nèi)部程序，在調(diào)節(jié)器中增加無功控制功能模塊。即調(diào)度中心將單個(gè)機(jī)組的無功發(fā)電指令下到

3、發(fā)電廠的遠(yuǎn)動裝置（rtu）中，rtu根據(jù)指令大小將其變?yōu)?20ma的電流信號，傳送到相應(yīng)機(jī)組勵磁調(diào)節(jié)裝置，勵磁調(diào)節(jié)裝置將其變?yōu)閿?shù)據(jù)量，依其為閉環(huán)自動調(diào)節(jié)機(jī)組的無功出力。2.修改發(fā)電廠內(nèi)控制系統(tǒng)的內(nèi)部程序（dcs），在控制系統(tǒng)中增加無功控制功能模塊。3.不改動電廠現(xiàn)有的外圍設(shè)備，增加專業(yè)的自動電壓控制器。中調(diào)定時(shí)通過遠(yuǎn)動通道將全廠（或部分機(jī)組組合）的無功功率計(jì)劃下達(dá)到發(fā)電廠的avc上位機(jī)（avc調(diào)節(jié)系統(tǒng)專用），avc上位機(jī)根據(jù)各機(jī)組的開停、所帶有功功率情況及原定的無功功率分配原則，來分配各機(jī)組的無功發(fā)電計(jì)劃，并將各機(jī)組的無功發(fā)電計(jì)劃發(fā)送到該機(jī)組的avc調(diào)節(jié)裝置中，avc調(diào)節(jié)裝置閉環(huán)控制勵磁調(diào)節(jié)裝

4、置來調(diào)節(jié)機(jī)組的無功出力。比較以上幾種方式：采取第1種方式，系統(tǒng)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，由于勵磁調(diào)節(jié)器本身就對機(jī)組的各信息進(jìn)行采集計(jì)算，因此無功控制所需的大部分信息量都可以直接獲得。但是由于目前機(jī)組的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)不具備對計(jì)劃指令的接收功能，只能接收功率調(diào)節(jié)的加、減信號，對無功功率的控制多采用手動或由dcs閉環(huán)控制的方式。在線修改avr內(nèi)部控制程序，可能會導(dǎo)致avr自身程序紊亂，使avr自身的安全性、可靠性變差2。采取第2種方式，特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，只在原dcs當(dāng)?shù)毓δ苤性黾硬糠止δ?，費(fèi)用低，易于實(shí)現(xiàn)，由于當(dāng)?shù)毓δ艿能浖揭话爿^高，本身的功能較強(qiáng)，增加avc功能較方便。但采用dcs方式只施用于agc模式下的

5、avc控制。如采取該種方式，增加的無功控制模塊要與dcs相互配套，可靠性完全取決于網(wǎng)絡(luò)的通信水平、io單元和后臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀況。同時(shí)參照內(nèi)蒙電網(wǎng)其他電廠的情況具有相同avc模式，應(yīng)不考慮使用dcs來參于avc的閉環(huán)控制。采取第3種方式，可以盡可能使電廠現(xiàn)有設(shè)備無需作大的改動便可以實(shí)現(xiàn)無功電壓自動調(diào)控，而且設(shè)備獨(dú)立，與其他環(huán)節(jié)通過接口實(shí)現(xiàn)連接，考慮到火電廠控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，這種方案對火電廠來說無疑是個(gè)最佳的選擇。但投入成本前兩種方式大，經(jīng)濟(jì)性差。自動電壓控制器與現(xiàn)有系統(tǒng)相對獨(dú)立，只需要通過i/o接口與外部聯(lián)系，現(xiàn)有系統(tǒng)只需作微小改動。同時(shí)具有良好的兼容性，不影響avr的安全性能；并且可以

6、隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展和維護(hù)，對機(jī)組正常運(yùn)行不會產(chǎn)生干擾。用于閉環(huán)控制的設(shè)備應(yīng)對原有系統(tǒng)影響小，可行性要高，同時(shí)在全區(qū)系統(tǒng)中的方式應(yīng)統(tǒng)一。根據(jù)以上分析，使用avc調(diào)節(jié)裝置是一種較理想的方式。二、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方式經(jīng)調(diào)查核實(shí)，在包頭第二熱電廠300mw機(jī)組系統(tǒng)中，avc所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以從以下三個(gè)渠道獲得：1.使用dcs采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：avc所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)dcs本身均已采集，當(dāng)avc調(diào)節(jié)方式為使用dcs來閉環(huán)控制機(jī)組的無功出力時(shí)，可使用dcs采集機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（1）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制均由dcs獨(dú)立完成，對外界的依賴性小。（2）缺點(diǎn)：目前區(qū)內(nèi)仍有部分機(jī)組未能進(jìn)行dcs改造，部分機(jī)組暫不能進(jìn)行avc調(diào)

7、節(jié)，或使用其它方式進(jìn)行avc調(diào)節(jié)，這樣就使全區(qū)的發(fā)電機(jī)組的avc調(diào)節(jié)模式不統(tǒng)一。再者，采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與中調(diào)進(jìn)行無功功率計(jì)算的數(shù)據(jù)不同源，dcs所采集的母線電壓為本機(jī)組所連接的高壓母線的電壓，并非中調(diào)對發(fā)電廠考核的母線電壓，兩個(gè)數(shù)據(jù)可能取自母線電壓而不是同一條母線，這兩條母線測量電壓常有所差別。2.使用勵磁調(diào)節(jié)裝置采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（1）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的采集閉環(huán)控制均由勵磁調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立完成時(shí)，該方式對外界的依賴性小，此方式是最簡單，也是費(fèi)用最小的一種方式。（2）缺點(diǎn)：目前勵磁系統(tǒng)暫不能接收avc指令。采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與中調(diào)進(jìn)行無功功率計(jì)算的數(shù)據(jù)不同源，使發(fā)電廠內(nèi)高壓母線電壓控制不理想。同時(shí)由于數(shù)據(jù)不一

8、致可能影響中調(diào)對發(fā)電廠的電壓考核。勵磁調(diào)節(jié)裝置所采集的母線電壓為本機(jī)組所連接的母線電壓，并非中調(diào)對發(fā)電廠考核的母線電壓。3.使用avc調(diào)節(jié)裝置采集機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。為采集這些信息需要在電壓、電流回路中接入變送器，將需采集的實(shí)時(shí)信息變?yōu)橹绷餍盘査腿隺vc調(diào)節(jié)器裝置中。每套avc調(diào)節(jié)裝置配套5只變送器（有功、無功、電壓、電流、發(fā)電廠高壓母線電壓）。（1）特點(diǎn)：使用這種方式時(shí)數(shù)據(jù)的采集、閉環(huán)控制均由avc調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立完成，對界的依賴性小，由于采集的信息量小，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新快，對控制比較有利。（2）缺點(diǎn)：采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與中調(diào)進(jìn)行無功功率計(jì)算的數(shù)據(jù)不同源。另需在二次回路中增加變送器，增加二次回路的負(fù)擔(dān)，也

9、增加了額外費(fèi)用。4.使用遠(yuǎn)動裝置已采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由于avc調(diào)節(jié)所需的信息遠(yuǎn)動裝置均已采集，可在avc接收指令的前置機(jī)中增加一個(gè)串口，這臺前置機(jī)既接收avc調(diào)節(jié)指令，又接收遠(yuǎn)動裝置發(fā)出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在這種方式中可使用avc上位機(jī)或當(dāng)?shù)毓δ軄斫邮者h(yuǎn)動裝置中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（1）特點(diǎn)：能與中調(diào)所接收的數(shù)據(jù)保持一致，對考核較為有利，對發(fā)電廠高壓母線電壓控制有利。（2）缺點(diǎn)：對遠(yuǎn)動裝置的依賴性大，數(shù)據(jù)更新較方式3慢。綜上所述，以上4種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方式，方式4所采集的數(shù)據(jù)與中調(diào)的數(shù)據(jù)一致，對發(fā)電廠的考核比較有利，而且不需再增加變送器來進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，使系統(tǒng)簡單，減少費(fèi)用、施工和維護(hù)的工作量。包頭第二熱電廠經(jīng)過avc改造后，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無功電壓的自動調(diào)控功能，運(yùn)行中存在的問題還需要我們在日后的維護(hù)中去發(fā)現(xiàn)和完善。參考文獻(xiàn)