發(fā)電廠AVC與勵磁配合關(guān)系探討

發(fā)電廠AVC與勵磁配合關(guān)系探討摘要】隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、對電網(wǎng)電壓質(zhì)量的要求也越來越高。電網(wǎng)統(tǒng)一要求安裝自動電壓控制系統(tǒng)，而發(fā)電廠AVC功能的實現(xiàn)最終由勵磁系統(tǒng)完成。AVC與勵磁系統(tǒng)均是電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的重要組成部分，在實際應(yīng)用中有各自的調(diào)節(jié)范圍及限制條件。本文根據(jù)AVC及勵磁系統(tǒng)運行狀況對其限制條件逐一比較分析，并對其配合關(guān)系提出了一些建議，希望在確保電壓質(zhì)量穩(wěn)定的同時確保機組的安全運行?！娟P(guān)鍵詞】AVC勵磁配合中圖分類號： TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號：ISSN1004-1621（2018）05-051-02一、 引言近年來，超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致系統(tǒng)無功功率增多。加上為彌補系統(tǒng)高峰負(fù)荷時的無功不足，在電網(wǎng)中還裝設(shè)了一定數(shù)量的電容器，這些電容器有時難以適應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓的需要而及時投切。因此，就需要發(fā)電機進(jìn)相運行來吸收網(wǎng)絡(luò)中過剩的無功功率，以降低系統(tǒng)電壓。為了達(dá)到這一目的，電網(wǎng)統(tǒng)一要求安裝自動電壓控制系統(tǒng)（AVC），而發(fā)電廠AVC功能的實現(xiàn)最終由勵磁系統(tǒng)完成。二、 AVC與勵磁的工作流程及原理2.1AVC的控制流程電網(wǎng)AVC主站實時下發(fā)高壓母線電壓控制命令給電廠的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)獲取目標(biāo)控制電壓值，經(jīng)過計算，得出電廠承擔(dān)的總無功出力。通過給勵磁系統(tǒng)下發(fā)增、減磁命令，調(diào)節(jié)機端電壓參考值來實現(xiàn)對電站母線的控制。2.2勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要任務(wù)勵磁調(diào)節(jié)器工作的目標(biāo)是保證被調(diào)節(jié)量實時跟蹤對應(yīng)的參考量，也就是說，通過閉環(huán)控制使被調(diào)節(jié)量隨其參考值增大而增大，減小而減小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機工況的目的。其中，電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)方式是最基本、最常用的勵磁控制方式，也是勵磁運行的主要運行方式。電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)方式是以發(fā)電機的機端電壓作為調(diào)節(jié)變量，調(diào)節(jié)目的是維持發(fā)電機的機端電壓與電壓參考值一致，而電壓參考值則主要由增磁命令或減磁命令進(jìn)行增加或減小。2.3AVC與勵磁的聯(lián)系勵磁調(diào)節(jié)信號可直接或通過DCS輸出至發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）。但為保證機組安全運行，AVC投運后不應(yīng)將運行人員對于機組無功的調(diào)節(jié)控制權(quán)限全部取消，而是應(yīng)當(dāng)允許其在一定的前提條件下可以根據(jù)機組運行情況直接進(jìn)行主動干預(yù)，通過切換手把來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)之間的切換。AVC增減磁輸出信號也要求使用無源節(jié)點，以脈寬、脈沖信號輸出，以適應(yīng)AVR的接口特性。三、 AVC的閉鎖條件及與勵磁的配合在機組投入AVC運行時，應(yīng)保證發(fā)電機的的電壓、電流、功率等參數(shù)在正常范圍之內(nèi)，當(dāng)機組運行出現(xiàn)異常情況時應(yīng)閉鎖AVC調(diào)節(jié)，以保證機組安全可靠運行。AVC閉鎖條件如下：系統(tǒng)及自身閉鎖：與主站通訊中斷、系統(tǒng)振蕩、增減磁同時出現(xiàn)、控制超時等，無需與勵磁系統(tǒng)配合。模擬量閉鎖：發(fā)電機組定子電壓、定子電流、有功功率、無功功率，設(shè)定值可按照與勵磁設(shè)定值有5%-10%的極差配合。1） 發(fā)電機定子電壓高限應(yīng)小于勵磁系統(tǒng)過電壓限制值，可設(shè)為105%，低限應(yīng)大于勵磁系統(tǒng)低電壓限制值，可設(shè)為95%。當(dāng)超過104%的高閉鎖和低于96%的低閉鎖值時發(fā)閉鎖信號，自動退出調(diào)節(jié)。2） 發(fā)電機定子電流高限應(yīng)小于勵磁系統(tǒng)過電流限制值，設(shè)為105%，低限應(yīng)大于勵磁系統(tǒng)低電流限制值，設(shè)為95%。當(dāng)超過104%的高閉鎖和低于96%的低閉鎖值時發(fā)閉鎖信號，自動退出調(diào)節(jié)。3） 發(fā)電機組無功高限可按照不超過發(fā)電機額定無功功率設(shè)定，無功低限建議采用幾段折線（曲線）的形式，曲線在發(fā)電機運行P/Q平面上應(yīng)高于勵磁調(diào)節(jié)器P/Q限制曲線，對應(yīng)同一有功功率下的無功設(shè)定值可按照勵磁無功設(shè)定值的90%-95%設(shè)定。四、運行調(diào)節(jié)與限制從電力監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)取AVC投入前和投入后母線電壓實際值的趨勢圖可以看出，（其中，圖2-1和圖2-2中，紅色曲線表示母線電壓實際值，黃色陰影部分為調(diào)度下發(fā)的電壓區(qū)間。圖2-1為AVC投入前，圖2-2為AVC投入后。）AVC系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)運行階段，雖然對于系統(tǒng)電壓具有比較明顯的調(diào)節(jié)效果，但仍不能完全滿足系統(tǒng)調(diào)壓的要求。而與此同時，發(fā)電機則由發(fā)出無功到吸收無功，且已達(dá)到AVC裝置P-Q曲線的最大值，由于超過下限而發(fā)出減磁閉鎖命令。圖2-1AVC投入前母線電壓實際值與目標(biāo)值 圖2-2AVC投入后母線電壓實際值與目標(biāo)值圖3-1AVC投入前發(fā)電機出口無功 圖3-2AVC投入前發(fā)電機出口無功產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因分析如下：4.1無功功率下限偏高機組投運前均需進(jìn)行進(jìn)相試驗，來確定在不同負(fù)荷下機組的進(jìn)相深度，設(shè)定勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P-Q曲線。設(shè)定AVC定值時應(yīng)以進(jìn)相試驗數(shù)據(jù)為參考，并留有一定裕度?？紤]到機組自身的安全運行，實際中通常會將電廠側(cè)機組無功功率下限定值設(shè)定較高，這就導(dǎo)致在系統(tǒng)母線電壓偏高的情況下，雖然AVC主站下發(fā)了減磁指令，但由于減磁閉鎖使機組不再參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。4.2廠用段負(fù)荷過大由于本廠處于線路末端，升壓站母線電壓長期偏高。當(dāng)電網(wǎng)電壓偏高時，AVC系統(tǒng)肯定要求發(fā)電機組吸收無功，發(fā)電機組長期處于低勵狀態(tài)，廠用母線電壓運行在低水平，對機組的安全運行存在很大風(fēng)險。當(dāng)廠用母線電壓在AVC調(diào)整下已運行在低限值附近時，如果機組啟動大型輔機，其廠用母線電壓必然繼續(xù)下降，若廠用母線電壓下降過低，可能導(dǎo)致某些對電壓敏感的設(shè)備跳閘（如變頻器等），危及機組安全。所以為了保證機組的安全運行，不可能把廠用電壓降至過低水平。4.3系統(tǒng)投切電容器的影響由于本廠所在電網(wǎng)對側(cè)場站每天定時投切電容器，當(dāng)投入電容器的瞬間，電網(wǎng)電壓瞬時升高，而母線目標(biāo)電壓仍維持在前一刻較低的水平上，從而使AVC因超過調(diào)節(jié)步長而閉鎖，與此同時，勵磁系統(tǒng)被動進(jìn)相達(dá)到欠勵定值動作。如果沒有欠勵限制，進(jìn)相就有可能超過穩(wěn)定極限深度，發(fā)電機將失去穩(wěn)態(tài)，與系統(tǒng)失步，從而危及整個電力系統(tǒng)的安全。五、結(jié)語AVC與勵磁系統(tǒng)均是電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的重要組成部分，在實際應(yīng)用中有各自的調(diào)節(jié)范圍及限制條件。本文根據(jù)AVC及勵磁系統(tǒng)運行狀況對其限制條件進(jìn)行分析，從電廠的運行實際可以發(fā)現(xiàn)，電廠AVC合格率高低不光受AVC系統(tǒng)的限制，還受機組進(jìn)相能