浅谈电能质量监测如何有效调节电压

吴浩然

摘  要：500kV母线电压越限自动统计终端的功能、特点及优势，500kV高抗作用，NES?6100励磁调节器特性。随着现代电网建设步伐的加快，大量新技术投入应用，尤其是微处理器和光纤通信技术的应用，基本淘汰了传统的机械型保护，使微机保护及自助装置大规模应用于电力系统，提高了电力系统的自动化、智能化。由于500kV母线电压越限自动统计终端的上线，该厂500kV母线电压由单一的靠机组自动励磁调节器调节，升级为电压自动监视报警，辅以人工调节，再加上500kV高抗宏观调节，大大提高了母线电压合格率。

关键词：500kV母线电压监测  自动调整

1  500kV母线电压越限自动统计终端的功能

在NCS监控主机服务器监控软件PCS-9700设置电压上线值530kV，电压下线值510kV，设置采样时间间隔，通过线变测控装置采集电压，通过通信上送至NCS监控后台，对通道进行定义，对点表进行关联，将采样数据绘制成曲线，对越限值进行数学运算，最终给出结果合格或者不合格，可以实现历史数据电压合格率日查询，以及月统计和年统计，对电压合格率进行实时跟踪，对电网电压调节提供可靠数据依据。

2  500kV母线电压越限自动统计终端的特点和优势

该系统采用直接监视500kV母线电压，在系统内设置门槛值，根据国调中心下发的《2018年国调直调安全自动装置调度运行管理规定》要求，该厂500kV母线电压应维持在510～530kV之间。为保证运行人员有足够调节时间，并结合励磁系统调节响应时间，该厂500kV母线电压越限自动统计系统设置为528kV母线电压高报警、512kV母线电压低报警。运行人员发现电压报警后，立即手动调节机组励磁，尽可能维持母线电压在正常范围。

该系统同时监测500kV I母、II母电压，任一值越上下限立即报警，还可自动统计每年/每月/每日越限累计时间、越限率、电压合格率、电压不合格率越限次数等参数，极大地方便了运行人员掌握母线电压运行状况。

3  500kV高抗在稳定母线电压方面的作用

国投哈密发电有限公司2×660MW机组为±800kV天中直流输电项目的配套火电机组，500kV配电装置采用3/2开关接线，与国电绿洲电厂2×660MW共用两回出线（南山Ⅰ线、洲山Ⅰ线）至天山换流站，分别与天山换流站500kV第3串（与极1高端换流变配串）和第4串（与极1低端换流变配串）连接。当初设计时，考虑到电厂侧母线电压超限调整困难（仅靠励磁调节），故采用在电厂侧加装500kV高抗，及时消纳系统无功，降低系统电压水平，利用投入或停运高抗，达到稳定500kV系统电压的目的。

近两年来，天中直流输电项目的配套的风电、光伏发展迅速，目前天中直流实行风光火打捆外送，而风电、光伏发送有功功率较多，发送的无功功率较少，造成天中直流500kV系统电压水平较低，该厂500kV电压频繁越下限。500kV母线电压数据如表1所示。

根据表1统计数据，随着天中直流风电、光伏规模的不断扩大，该厂500kV系统电压逐年下降，平均电压由2015年的516.8kV，下降至2017年的514.2kV。经过专业技术分析，为提高500kV母线电压，决定向国调申请停运500kV高抗，转为热备用，500kV任意一段母线电压高于526kV，申请投入高抗。保护变更方面，退出原来高抗的T区保护，投入高抗短引线保护，根据实际观察，退出高抗后，500kV母线电压升高2kV，退出高抗后，母线电压基本维持在513～521kV之间。

4  NES?6100 励磁调节器特性

国投哈密发电有限公司2×660MW机组励磁系统选用国电南瑞继保有限公司NES?6100自动励磁调节系统，可通过人机界面或后台软件设置各控制环节给定值，使用现地或远方开关量输入命令或串行通信线路实现给定值的增减变化。该厂配备两套NES?6100型励磁调节器（A套和B套），其中一套为主套投入运行，另一套调节器作为从套处于热备用状态。每套励磁调节器都含有一个自动电压调节器AVR和励磁电流调节器FCR。自动跟踪功能用于实现自动电压调节方式（自动方式）和励磁电流调节方式（手动方式）间的平稳切换，该厂励磁调节方式为恒机端电压调节。

（1）PID控制。PID控制器的输入信号为实际值与给定值的偏差。PID控制器的输出电压（即控制电压UC）为移相触发元件的输入信号，与励磁电流成正比。调节器根据各类限制器的动作情况自动选择PID控制器的参数。达到优化同步发电机控制性能的目的，增进同步发电机的动态稳定性。

（2）调差功能。当500kV系统电压降低时，机组机端电压同時降低，此时励磁调节器通过调差设置实现功率补偿功能，通过将发电机端电压给定值减去一个与稳态无功功率成正比的信号，保证2台或多台并联发电机组间无功功率的合理分配。发电机有功变化对于机端电压影响很小，且励磁调节器只影响无功，但考虑到某些特殊情况，比如，在进行调差试验时功率因数不能为零等情况，励磁调节器的附加调差还是考虑有功，按照以下公式来整定：

其中，以额定视在功率为标么值基值。通过设置调差，可调补偿范围为-15%和+15%额定机端电压。

（3）软起励。软起励功能用于防止机端电压的起励超调。软起励使能投入时，励磁调节器接到开机令后即开始起励升压，当机端电压大于10%额定值后，调节器以可设定的速率逐步增加给定值，使机端电压稳定上升到软起励给定终值。

5  改进建议

目前天中直流实行风光火打捆外送，而风电、光伏发送有功功率较多，发送的无功功率较少，造成天中直流500kV交流场电压水平较低。而火电机组发出无功功率势必降低机组经济性，但在天中直流配套机组范围内，还未实行上网功率因素考核补偿机制，建议风电、光伏机组就地安装同步调相机补充无功功率，减少输电线路损耗。

参考文献

[1] 陈俊长.电能质量治理技术及其发展趋势[J].中国标准化，2017（24）：178-179，182.

[2] 张燕.数据挖掘技术在计算机网络病毒防御中的应用探究[J].太原城市职业技术学院学报，2016（4）：174-176.

[3] 章海东，冉碧珍.浅谈输变电可靠性对电能质量的影响[J].科技资讯，2017，15（22）：33-34.