摘要：AVC无功电压自动调控装置利用先进的电子，网络通讯与自动控制技术，在线接收省电力调度中心下发的母线电压指令或无功指令，自动对发电机无功出力或高压侧母线电压进行实时跟踪调控。可有效地控制区域电网无功的合理流动，增强电力系统运行的稳定性和安全性，保证电压质量，改善电网整体供电水平，减少电网有功网损，充分发挥电网的经济效益，同时降低运行人员的劳动强度。
关键词：AVC；网络通讯；自动控制；电力系统；电压质量；经济效益
ABSTRACT：The AVC reactive voltage automatic control device uses advanced electronic，network communication and automatic control technology to receive online bus voltage instructions or reactive power instructions issued by the Provincial Power Dispatching Center to automatically track and control the reactive output of the generator or the voltage of the high-voltage side bus.It can effectively control the rational flow of reactive power in the regional power grid，enhance the stability and safety of power system operation，ensure the voltage quality，improve the overall power supply level of the power grid，reduce the active network damage of the power grid，give full play to the economic benefits of the power grid，and reduce the labor intensity of the operators.
KEY WORD：AVC；Network communications；Automatic control；Power systems；Voltage quality；economic benefits
1、我厂AVC无功调压系统改造升级的原因
我厂2017年共有8、9、10号3台机组运行，在每台机组的电子间均配有AVC装置下位机（采集柜），网络楼安装有两套上位机主机。9、10号机组公用一套，8号机组用一套。AVC通过优化控制各机组的无功出力，达到实时调节电厂高压侧母线电压的目的。改造升级之前，我厂AVC装置上位机为2008投入运行，运行9年，使用的是安徽新力电网技术有限公司生产的YC2008自动电压控制系统，装置运行比较稳定，但运行年久，不能保证正常长周期安全运行，影响电力二次系统的安全。
AVC装置为省调调度设备，AVC调节合格率为省调《两个细则》考核项。我厂网楼只有一台AVC装置上位机，运行9年时间，一旦发生死机情况，则8、9、10号发电机AVC执行终端将退出运行。通过AVC装置改造升级，可提高AVC装置的可靠性。
应国家能源局综合司开展并网电厂涉网完全专项检查工作的通知要求，厂站AVC功能应实现冗余配置，主辅机应能自动切换。我厂AVC装置未采用冗余配置，不满足要求。需通过改造满足相关要求。
2、YC2008自动电压控制系统的简单介绍
2.1系统组成
硬件部分：AVC自动调控系统（上位机），YC2008无功电压自动调控装置（终端）。
软件部分：YC2008 AVC无功电压自动调控系统软件，运行平台WIN2000/XP。
2.2无功自动调控装置实现原理
发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减。励磁电流的改变则是通过调整励磁调节器（AVR）电压的给定值来实现的。
调度中心AVC主站每隔一段时间（根据实际要求，数分钟不等）对网内具备条件的发电机组或电厂下发母线电压指令（或无功目标指令），发电厂侧通讯数据处理平台同时接受主站的母线电压指令（或无功指令）和远动终端采集的实时数据，将数据通过现场通讯网络发送至YC2008无功自动调控装置。YC2008装置经过计算，并综合考虑系统及设备故障以及AVR各种限制、闭锁条件后，给出当前运行方式下，在发电机能力范围内的调节方案，然后向励磁调节器（也可通过DCS或ECS）发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机励磁电流，进而调节发电机无功出力，使机组无功或母线电压维持在调度中心下达的母线电压指令（或无功指令）附近。
2.3控制策略
图1 AVC系统电压全局控制层次结构
系统电压的全局控制分为三个层次，一级电压控制，二级电压控制，三级电压控制。
1）一级电压控制为单元控制。控制器为发电机励磁调节器，控制时间常数一般为毫秒~秒级，在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值补偿电压快速和随机的变化，其作用是保证机端电压等于给定值。
2）二级电压控制为本地控制，时间常数约为秒~分钟级，控制器为电压无功自动调控装置，控制的主要目的是协调本地的一级控制器，保证母线电压或全厂总无功等于设定值，如果控制目标产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规侓改变一级电压控制器的设定值。
3）三级电压控制是全局控制，时间常数约为分钟~小时级，它以全系统的安全、经济运行为优化目标，给出各厂站的优化结果，并下达给二级控制器，作为二级控制器的跟踪目标。
3、AVC-18系统的简单介绍
3.1软件结构冗余
采用TimesTen作为系统运算数据源，同时作为各个模块之间交互通道。各个模块之间借助实时库作进行中间数据交换，模块之间的耦合性降低，独立性增强，部分非核心模块的运行故障，将不会影响系统的整体运行。从根本上解决了各个模块之间由于高度耦合，高度依赖造成的由于某个模块的一个小的故障就会影响到整个系统的安全运行的问题。
3.2支持多种电力规约
CDT循环式远动规约（DL451-91）（主站、子站）、IEC101规约（IEC60870-5-101：2002）（主站、子站）、EC104规约（IEC60870-5-104）（主站、子站）、Modbus-RTU（主站、子站）、Modbus-ASCII（主站、子站）、Modbus-TCP（主站、子站）等，能够满足现场数据采集、调度指令接收和调度数据上传等需求。
3.3丰富的物理接口
提供多种物理接口，满足现场外设对物理接口的需求：
2个RS232串行通讯接口。
8个RS232/422/488可根据需求灵活配置的串行通讯接口。
6个TCP/IP以太网口。
支持多种无功分配方式
等功率因素、平均分配、等裕度、等容量四种分配方式。
3.4支持多种主站指令方式
电压增量、电压目标、全厂总无功、单机无功。
3.5量测安全约束—反调
除了在量测超过安全值的条件下，对系统或是机组给出相应的闭锁信号，对以往的闭锁就反调的机制，进行了升级。在闭锁值和有效值之间添加了反调值。反调约束值能够将系统量测限定在闭锁值和反调值之间，让系统能够在该闭锁的时候能够闭锁住。保证系统量测运行在安全范围的同时避免了以前版本部分量测由于一直在闭锁值边缘来回波动，导致频繁调节。
3.6调节脉宽斜率自适应
该设置补偿了手动设置调节脉宽斜率的不足，手动进行【信号传动试验】，通过有限的几组测试数据，很难得到一个比较理想的调节脉宽斜率，因此在AVC-18的设计中添加了脉宽斜率自适应，该功能设计为可配置根据需选择是否开启该功能。在实际电压（无功）目标跟踪过程中，通过开启脉宽斜率自适应能够更快、更精确的跟踪目标。
3.7硬件冗余安全
采用主控、辅控双机模式，任意时刻同时保持双主机方式（Active-Active方式），两种不同业务分别在两台服务器上互为主备状态（即Active-Standby和Standby-Active状态），最大化的在正常情况下保证设备零退出，增加了系统投运率。减少因为程序异常或是宕机等可能引发不可控因素。
3.8运行界面web发布
只需要将AVC主辅机通过交换机接入厂内局域网，就可以随时通过网络查看AVC运行状态机器调控过程。
4、AVC 动态调试方案及步骤
4.1 试验目的
1）本地控制下AVC-18型装置的调节性能。
2）远方控制下AVC-18型装置的调节性能；
3）验证AVC-18型装置无功调节的安全性能；
4.2 试验条件
1）试验机组已经过静态调试；
2）完成AVC-18型装置参数整定；
3）完成AVC-18型装置程序组态；
4）试验机组并网运行；
5）确认调度主站端量测数据与电厂端基本一致；
4.3 技术措施
1）试验前退出AVC-18型装置执行终端增/减磁出口压板；
2）试验前AVC-18型装置中各试验机组的增/减磁最大输出脉宽设为300ms，输出间隔设为15s。
3）AVC-18型装置处于自动控制方式。
4.4 动态试验步骤
1）实时数据采集校验
实验目的：验证上位机采集数据是否准确，记录上位机显示的实时数据与RTU采集的数据，进行比较，并记录。中控单元显示的实时数据量与DCS采集的实时量相差较小。
2）接收主站指令试验
确认机组AVC执行终端电源关闭；调度主站下发5次不同的指令信息，同一时刻比较主站下发指令值和中控单元显示值，确保104通道畅通，并进行记录；主站下发指令值和中控单元显示值相同。
3）AVC安全性能试验
A.安全性能试验准备工作
1）确认AVC装置处于投入位置；
2）确认退出AVC装置下位机增/减磁出口压板；
3）在DCS侧投入#1机组下位机。
B.母线电压越高限
1）在AVC装置中，设置母线电压高闭锁值低于当前运行电压；
2）观察AVC上位机界面是否发出增磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复母线电压高闭锁值；
4）记录试验结果。
C.母线电压越低限
1）在AVC装置中，设置母线电压低闭锁值高于当前运行电压；
2）观察AVC上位机界面是否发出减磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复母线电压低闭锁值；
4）记录试验结果。
D.机组有功越高限
1）在AVC装置中，设置机组有功高闭锁值低于当前运行有功；
2）观察AVC上位机界面是否发出增磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组有功高闭锁值；
4）记录试验结果。
E.机组有功越低限
1）在AVC装置中，设置机组有功低闭锁值高于当前运行有功；
2）观察AVC上位机界面是否发出减磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组有功低闭锁值；
4）记录试验结果。
F.机组无功越高限
1）在AVC装置中，设置机组无功高闭锁值低于当前运行无功；
2）观察AVC上位机界面是否发出增磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组无功高闭锁值；
4）记录试验结果。
G.机组无功越低限
1）在AVC装置中，设置机组无功低闭锁值高于当前运行无功；
2）观察AVC上位机界面是否发出减磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组无功低闭锁值；
4）记录试验结果。
H.机组机端电压越高限
1）在AVC装置中，设置机组机端电压高闭锁值低于当前运行机端电压；
2）观察AVC上位机界面是否发出增磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组机端电压高闭锁值；
4）记录试验结果。
I.机组机端电压越低限
1）在AVC装置中，设置机组机端电压低闭锁值高于当前运行机端电压；
2）观察AVC上位机界面是否发出减磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组机端电压低闭锁值；
4）记录试验结果。
J.机组机端电流越高限
1）在AVC装置中，设置机组机端电流高闭锁值低于当前运行机端电流；
2）观察AVC上位机界面是否发出增磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组机端电流高闭锁值；
4）记录试验结果。
K.机组机端电压越低限
1）在AVC装置中，设置机组机端电流低闭锁值高于当前运行机端电流；
2）观察AVC上位机界面是否发出减磁闭锁信号；
3）在AVC装置中，恢复机组机端电流低闭锁值；
4）记录试验结果。
L.脉宽整定试验
1）确认AVC装置中的参数设置；
2）从DCS侧退出#1下位机，并将增减磁压板投上；
3）进入信号传动界面，分别手动输入100ms，200ms，300ms脉宽并输出，观察武功变化情况（脉冲按照原定值可做修改）；
4）记录试验结果。
M.本地控制调节性能
1）确认AVC装置中的参数设置；
2）确认投入AVC装置下位机增/减磁出口压板；
3）将子站AVC系统转为本地控制模式；
4）子站系统根据设置本地电压曲线进行实际调控；
5）观察发电机无功及母线电压调节效果，并进行记录。
N.远方控制调节性能
1）确认AVC装置中的参数设置；
2）确认投入AVC装置下位机增/减磁出口压板；
3）将子站AVC系统转为远方控制模式；
4）子站系统根据主站下发指令进行实际调控；
5）观察发电机无功及母线电压调节效果，并进行记录。
4、结论
此次AVC装置升级改造之后，经过对比，结论如下：
4.1系统配置
本此改造，替换原AVC上位机。AVC子站上位机接收电网调度AVC主站下达的高压侧母线电压目标，在充分考虑各种约束条件后，计算出对应的控制脉冲宽度，下发至AVC下位机，下位机输出增减磁信号给励磁系统，由励磁系统调节机组无功功率。新更换的AVC上位机应能与现有的各机组AVC下位机采集柜可靠通信。
4.2组屏方式
两面AVC上位机屏（9、10号机组及8号机组各一面），屏内包含主机及相关辅助设备，每面屏内包含两套LZ-FE上位机，实现冗余配置，并能自动切换。要求端子接线方式考虑现有回路外部接线，尽量减少工作量，AVC系统软件采用基于Linux系统开发的AVC18系统；重新配置参数、和各接口设备调试，并和调度主站实现联调。
综上所述，通过此次AVC装置升级改造，实现了我厂AVC功能冗余配置，主辅机自动切换。提高AVC装置的运行可靠性。
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作者简介：
李宁宁（1992-），男，助理工程师，现就职大唐河北马头发电有限责任公司控制部电控班，研究方向电气工程及自动化。
论文作者:李宁宁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/20
标签：电压论文; 装置论文; 机组论文; 上位论文; 母线论文; 端电压论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第3期论文;