浅谈发电厂AVC系统在网源协调中的应用

时间：2024-05-19

王子龙　吴雨薇

（1.杭州意能电力技术有限公司，浙江杭州 311000；2.浙江浙能绍兴滨海热电有限责任公司，浙江绍兴 311200）

浅谈发电厂AVC系统在网源协调中的应用

王子龙1吴雨薇2

（1.杭州意能电力技术有限公司，浙江杭州 311000；2.浙江浙能绍兴滨海热电有限责任公司，浙江绍兴 311200）

“网源协调”是指发电机组与电网的协调管理，通过对发电机组、升压站等与电网密切相关的设备管理，保证发电机组和电网的安全稳定运行。AVC通过励磁调节器（AVR）调节发电机机端电压/无功达到主站控制目标，进行实时最优闭环控制，满足全网安全电压约束条件下的优化无功潮流，从而使电网尽可能地保持在最优无功运行状态或附近，以达到提高电压合格率，降低电网能量损耗的目的。

AVC 网源协调励磁

近些年来，随着我国经济不断的发展，社会用电需求旺盛，越来越多的发电机组并入电网以满足生产生活中的各类用电设备。在这种条件下，电网本身对其安全性、稳定性，抗扰性也提出了更高的要求。面对这样的要求，如果仅仅依靠人工调节，那么无论精度和速度都难以满足电网的调节需要。若要电网运行在安全稳定的状态，就要优化电压和无功的控制能力，以达到网源协调，AVC系统的介入正是解决此问题的理想方式之一。

1　发电厂AVC的发展与现状

AVC最早在20世纪80年代初开始用于电网，称为二次电压调节网，目标是在电网中实现无功功率及电压的区域性集中控制。随着技术的提高，AVC控制系统也在功能上不断完善，控制层次也更加细致。根据电网运行及控制需求一般可分为一次、二次和三次调节。

一次电压控制（基层电压控制）:机端电压或主变高压侧电压的快速无规则变化由发电机组机组励磁调节器（AVR）实现快速控制（毫秒、秒级），一次电压控制必须是自动的（类似机组一次调频）。二次电压控制（区域电压控制）:主要面向电压质量和电压稳定性，一个区域内某个或某些枢纽母线电压的慢速变化（分钟级）对该区域具有较大影响意义的一台或多台发电机进行联合控制。三次电压控制（全系统协调电压控制）:以全网经济运行为目标，采用最小化网损的最优潮流实现，以状态估计和无功电压优化算法为基础，给出各区域中枢节点电压的最优设定值，控制周期一般为分钟级或小时级，是区域间的电压协调控制。

以浙江电网为例，下面是一个典型的发电厂子站逻辑结构图（图1）。

当AVC子站收到主站下发的命令后，可以合理利用发电机组的无功调节能力，以等功率因数，相似裕度，等无功容量等控制策略，通过励磁AVR的增减磁，维持同一系统母线下，发电机组间的无功分配合理化，并可满足特殊工况的运行要求。

2　发电厂AVC的调节方式

目前，国内大多数电网中的AVC系统都是以系统电压为控制目标的，主站每隔一段时间会下发给子站一个系统电压目标值，正常工况下每次调节电压变化量很小。而AVC系统会将目标电压与当前电压的差值，转换成为目标电厂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经优化分配给各台机组作为单机无功目标。通常由公式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。

在AVC运行的大部分时间里，从电厂端看出去，系统阻抗的变化是不大的，因此系统阻抗往往可优选为一个定值。但是，随着电网不断的发展壮大，电网运行方式也有可能会发生改变。这种变化可能还会引起系统阻抗的变化，与此伴随的是发电厂出口电压的改变。如果此时要进行电厂出口电压的调节，公式中的系统阻抗势必要做相应的调整，否则主站目标指令将无法实现。在某些情况下，电网电压出现较大波动时，AVC将无法及时调节。因此，发电厂AVC系统的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:

3　发电厂AVC在电网中稳定运行要求

发电机组的安全运行是电网安全稳定的重要前提，所以发电厂AVC的控制策略应以保障安全为主，在任何时候都不能有违机组安全运行，其定值的设定要综合考虑发电机保护和励磁保护，在合理的范围和裕度内进行设定。

在AVC定值的整定过程中，对各种安全条件的约束应根据机组运行情况区别对待，将保障机组安全稳定的参数（极端电压，无功，厂用电等）列为控制优先等级，将提高机组运行质量的参数（母线电压，低频振荡，电网故障）列为一般等级。机组在运行时应提高AVC对优先级别的响应速度，使机组第一时间满足优先级别的约束条件。同时，要注意发电机在不同工况下的运行要求，如AVC投入控制一台机组、多台机组，或发电机在进相、滞相等运行方式下，发电厂AVC应区分控制策略，合理利用发电机的无功资源。