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发电厂无功电压远方自动控制(AVC)系统方案的探讨

更新:2019-09-28

[摘要]本文着重探讨发电厂无功电压远方自动控制(AVC)系统中无功指令(计划)的下达和接收、实时数据的收集、闭环控制的装备及方式、无功的控制方式及无功功率的调理范围等几个重要环节方面的技术问题,后提出了针对现实情况的发电厂无功电压远方自动控制(AVC)系统方案。
  [关头词]发电厂无功电压远方自动控制(AVC)系统方案探讨1概述
  AVC的全称为发电厂无功电压远方自动控制。即中调经由过程对各发电厂的发机电组的无功功率进行远方控制,提高各发电厂高压母线的电压水平,从而到达提高当地区的供电电压水平,改善地域电网的电能的目的。
  近年来电力系统为提高电能,出格是为改善用户的用电压水平,做了年夜的工件,进行了年夜的投资。但由于电力系统的快速成长,电网的电压品级不竭提高,同时新建发电厂的投产,使发电厂的密度不竭增年夜,系统内各发电厂之间的电气距离越来越小,使经由过程调理个体机组或个体发电厂的无功出力来改善系统及地域电压水平变得十分坚苦,甚至使用单个发机电组或单电厂已不能有用控制系统的电压。如淮北地域的二个年夜型火电厂,在部门时段的一个厂无功进相至力率范围的极限时,而地域的电压依然较偏高。是以只有在中调的统一调剂的条件下,同时改变多台发机电组(或多个发电厂)的无功出力才能使系统及地域的电压处在一个较好的水平。2AVC系统方案的选择肯定
  AVC自动控制的流程为:从中调所下达无功指令起头,到各发电厂所对应机组无功功率的闭环自动调理为止的整个控制进程。在这个控制进程中主要触及无功指令(计划)的下达和接收、实时数据的收集、闭环控制的装备及方式、无功的控制方式及无功功率的调理范围等几个方面。
  因发电厂中机组的励磁系统是原本以已具有的,而各发电厂的励磁调理系统的模式是多样且不能改变的,发电厂的AVC方案只能在不改变现有励磁系统调理的模式下进行,且应顺应全省各年夜型发机电组的多种励磁系统,即通用性要强。
  同时发机电的无功调理范围是由机组的性能来决议的,各年夜型发机电的无功调理范围是相对固定不变的,所以此部门在本方案比力中不斟酌。
  综上所述:在这几个功能模块中,只需斟酌无功指令(计划)的下达和接收、实时数据的收集、闭环控制的装备及方式这三个功能模块的模式及作用。
2.1无功指令(计划)的下达和接收方式
  凭据电力系统的要求和具体情况,可将无功指令(计划)的下达和接收分为以下几种方式:
2.1.1选用AGC方式:
  即调剂中心经由过程远动通道将机组的无功发电指令下到发电厂的远动装配(RTU)中,RTU凭据指令年夜小将其变为4~20MA的电流旌旗灯号,传送到励磁调理装配,励磁调理装配将其变为数据,并依其为闭环自动调理机组的无功出力。当励磁调理装配不具有闭环调理机组的无功出力时,也可经由过程DCS闭环控制励磁调理装配来调理机组的无功出力。
  特点:系统简单,易于实现,由于AGC的技术已十分成熟,且省内年夜机组大都都具有了AGC功能,在技术上较有保障。
  错误谬误:由于全省各发电厂的自动化水平分歧,省内仍部门发机电组没有进行DCS改造,此方式将使全省的AVC的调理方式多样化。其次当远动通道泛起异常时,RTU输出的电流旌旗灯号连结不变,机组的无功出力不变,此时有可能使系统电压越限。
2.1.2选用下行通道下达全厂总无功计划至AVC上位机:
  和非AGC机组的有功负荷控制方式不异,即中调按时经由过程远动下行通道将全厂(或部门机组组合)的无功功率计划下到达发电厂的AVC上位机(AVC调理系统用),AVC上位机凭据各机组的开停、所带有功功率情况及原定的无功功率分配原则,来分配各机组的无功发电计划,并将各机组的无功发电计划发送到该机组的AVC调理装配中,AVC调理装配闭环控制励磁调理装配来调理机组的无功出力。
  特点:下达全厂无功计划由值长凭据厂内机组情况调配各机组的无功功率,即在厂内进行各机组的无功功率的化调剂。
  错误谬误:增加一台AVC上位机用于值长的无功调剂,并为此开发一套软件,费用较高,无功再分配对发电厂来说经济效益其实不较着,同时增加了值长及现场运行人员的工作。
2.1.3选用下行通道下达单机无功指令于至当地实时监控系统中
  此模式为以上两方式的连系,即中调按时经由过程远动下行通道将单机的无功功率指令下到达发电厂确当地功能系统中,当地功能系统将无功指令转发到各机组的AVC调理装配中,AVC调理装配闭环控制励磁调理装配来调理机组的无功出力。
  特点:系统简单,只在原当地功能中增加部门功能,费用低。易于实现,由于当地功能的软件水平一般较高,同时由于AVC调理所需要的实时数据,均在当地功能的数据收集范围内,不需另配装配来进行数据收集。
  错误谬误:不能进行无功功率的二次分配,增加当地功能的负担,由于当地功能一般装在主控室,而励磁调理装配一般安装在机炉集控室,两者相距较远,受数据传输距离的时限制,且易遭到外界干扰。
2.1.4选用下行通道下达单机组无功指令至AVC上位机:
  此种方式类似与方式3,只是用AVC上位机来取代当地功能中的这部门功能。即中调按时经由过程远动下行通道将单机的无功功率指令下到达发电厂的AVC上位机,AVC上位机将无功指令转发到各机组的AVC调理装配中,AVC调理装配闭环控制励磁调理装配来调理机组的无功出力。
  特点:系统简单,只需增加一台AVC上位机,由于AVC上位机的功能单一,软件易开发,与其它方案相靠性较高。
  错误谬误:不能进行无功功率的二次分配。由于当地功能一般装在主控室,而励磁调理装配一般安装在机炉集控室,两者相距较远,受数据传输距离的时限制,且易遭到外界干扰。由于增加一台AVC上位机来转发机组的无功功率,并为此开发一套软件,费用较方式3高。
  总之,以上四种指令下达/接收方式均能知足AVC调理的功能和靠得住性的要求。其中方式3的费用及装备较其它方式少。
2.2实时数据的收集方式
  AVC控制系统运行的条件连结电力系统中的各发机电均应运行在额定功率、功率因数、电压、电流的范围内,并连结发电厂高压母线电压在允许范围内。
2.2.1实时数据收集范围
  为此在AVC调理系统中必需收集所有介入AVC调理的各机组的有功功率、无功功率、发机电定子电压、发机电定子电流及发电厂高压母线电压(正常是收集的Ⅰ母线电压,在Ⅰ母线电压不正常时,自动切换为Ⅱ母线电压)。
2.2.2实时数据收集作用
  收集无功功率是实现机组AVC闭环自动调理的依据,收集机组的有、无功功率是为了计较机组的功率因数,作为使机组运行在额定的功率因数范围内的闭锁条件;收集发机电定子电压、电流的作用是作为无功调理一个闭锁条件,以避免机组运行在超越机组额定参考范围之外。
  收集发电厂高压母线电压数据,在AVC正常的方式下作为调理无功功率的闭锁条件,控制机组运行,使发电厂高压母线电压在系统要求的范围内;在AVC系统与中调的通讯异常时作为发电厂高压母线电压控制(机组无功)的调理依据。
2.2.3实时数据的收集方式
  ①、使用DCS收集的实时数据:当AVC调理方式为使用DCS来闭环控制机组的无功出力时,可以使用DCS收集机组的实时数据。AVC所需的实时数据DCS自己均已收集,
  特点:数据的收集闭环控制均由DCS自力完成,对外界的依赖性小。
  错误谬误:今朝省内仍有部门机组未能进行DCS改造,部门机组暂不能进行AVC调理,或使用其它方式进行AVC调理,这样就使全省的发机电组的AVC调理模式不统一。收集到的实时数据与中调进行无功功率计较的数据分歧源,即数据有可能会纷歧致,存在一定的误差,使发电厂内高压母线电压控制不理想。同时由于数据纷歧致可能影响中调对发电厂的电压考核。DCS所收集的母线电压为本机组所毗连的高压母线的电压,并非中调对发电厂考核的母线电压,两个数据可能取自母线电压而不是统一条母线,这两条母线丈电压常有所差异。
  ②、使用励磁调理装配收集的实时数据:当AVC调理方式为使用励磁调理系统来闭环控制机组的无功出力时,励磁调理系统应具有实时数据收集能力。
  特点:数据的收集闭环控制均由励磁调理装配自力完成,对界的依赖性小,此方式是简单,也是费用小的一种方式。
  错误谬误:今朝大都发机电组暂不能接收AVC指令。收集到的实时数据与中调进行无功功率计较的数据分歧源,即数据有可能会纷歧致,存在一定的误差,使发电厂内高压母线电压控制不理想。同时由于数据纷歧致可能影响中调对发电厂的电压考核。励磁调理装配所收集的母线电压为本机组所毗连的母线电压,并非中调对发电厂考核的母线电压,两个数据可能取自母线电压而不是统一条母线,这两条母线丈电压常有所差异。
  ③、使用AVC调理装配收集机组的实时数据。安徽电力中心实验研究所研制开发的AVC调理装配自己具有模/数转换能力,为收集这些信息需要在电压、电流回路中接进变送器,将需收集的实时信息变为直流旌旗灯号送进AVC调理器装配中。每套AVC调理装配配套5只变送器(有功、无功、电压、电流、发电厂高压母线电压)
  特点:使用这类方式时数据的收集、闭环控制均由AVC调理装配自力完成,对界的依赖性小,由于收集的信息小,实时数据刷新快,对控制比力有益。
  错误谬误:收集到的实时数据与中调进行无功功率计较的数据分歧源。即数据的有可能会纷歧致;另需在二次回路中增加五只变送器,增加二次回路的负担,也增加了额外费用。
2.2.4同享远动装配已收集的实时数据,由于AVC调理所需的信息远动装配均以收集,可在AVC接收指令的前置机中增加一个串口,这台前置机即接收AVC调理指令,又接收远动装配发出的实时数据。在这类方式中可以使用AVC上位机或当地功能来接收远动装配中的实时数据。
  特点:能与中调所接收的数据连结一致,对考核较为有益和发电厂高压母线电压控制有益。
  错误谬误:对远动装配的依赖性年夜,数据更新较方式3慢。
  综上所述,以上4种实时数据收集方式,方式4所收集的数据与中调的数据一致,对发电厂的考核比力有益。
2.3AVC闭环自动控制模式
  对发机电组的无功功率的闭环控制是AVC的重要的环节,它是经由过程对收集实发功率与接收到的计划(指令)进行比力,凭据比力的成效来调理机组无功的出力,使机组的无功出力运行在中调要求的范围内。
  今朝现有的可用于闭环控制无功出力的装备有:励磁调理系统、DCS系统,增加一台用AVC调理装配。
2.3.1励磁调理系统:由于今朝系统内的大都机组的励磁调理系统不具有对计划指令的接收功能,只能接收功率调理的加、减旌旗灯号,对无功功率的控制多采用手动或由DCS闭环控制的方式。
2.3.2DCS系统:使用DCS来控制机组的无功出力是一种较靠得住的控制方式,DCS自己的功能较强,增加AVC功能较利便。但采用DCS方式只施用于AGC模式下的AVC控制。
  AVC调理装配:增加外部装备来对机组无功出力运行闭环控制。它不改变原本的系统的设置装备摆设和功能,系统具有相对自力、对原本的系统影响小,靠得住性高的特点。
  用于闭环控制的装备应具有以下功能:收集或接收AVC指令、实时无功出力,能对出力误差进行计较。能凭据机组的运行情况进行控制闭锁等功能,AVC系统对原有系统影响要小,系统的可行性要高,同时在全省系统中的方式应统一。凭据以上要求和系统中的运行现状。使用AVC调理装配是一种较理想的方式。
2.4AVC方案简直定
2.4.1控制模式
  由于系统中的部门发机电组还没有进行DCS改造。为使全省具有不异AVC模式,应不斟酌使用DCS来参于AVC的闭环控制。
  由于各发机电组的励磁调理系统的性能和方式分歧,又由于部门励磁调理系统不能接收外部的计划指令,所以应在励磁调理系统的前部加装一台AVC调理装配,用于数据收集、计划的接收、和闭环控制。即选择外加的AVC调理装配来用作AVC闭环控制。
2.4.2实时数据收集模式
  为使实时数据与中调所收到的数据相一致,AVC调理所采用远动装配所收集的实时数据作为调理的依据,这样就不需再增加变送器来进行实时数据收集,使系统简单,削减费用、施工和维护的工作。
2.4.3控制指令的下达和接收模式
  由于发电厂中各发机电接进系统的方式分歧(系统中的发机电有经二绕组变压器直接接进高压系统,有经三绕组变压器接进高压、中压二个系统)。使用总无功计划可能在对高压母线的电压进行调理时对主变中压侧接进的系统电压发生影响,并使高压母线的电压控制不理想。为使系统简单,更好、更直接地控制发电厂各母线的电压,同时为以后参于AVC的机组  加进利便,中调应选择直接下达单机组的无功计划/指令,即直接对单机组的无功功率进行控制。
  由于中调对各发机电直接下达AVC调理指令,AVC前置部门只是将AVC指令转发到AVC调理装配。功能实现简单,易于实现。为勤俭费用,同时使当地的运行人员更好地领会本机组无功调理所处状态,即在远动确当地功能中将AVC的调理状态准确的反映出来。AVC指令和实时数据的转发功能应由远动当地功能来承当。
  当地功能的前置机为收集多个装配的信息,均采用多串口方式(使用1:4、1:8串口板或多串口终端服务器)。与AVC调理装配的通讯也采用这类方式。即每套AVC装配与当地功能前置机的一个串口通讯,只要增加几个串口即实现了与AVC装配的通讯。
2.4.4无功电压自动调理(AVC)系统的终方案为:
  中调所凭据系统电压的情况经由过程远动下行通道向发电厂的远动当地功能下达加入AVC调理机组的无功指令。远动当地功能将中调下达加入AVC调理机组的无功指令及将远动装配RTU收集到的机组实时数据转发到对应机组的AVC无功调理装配中。AVC无功调理装配哄骗收到的指令及实时无功功率等数据对发机电组无功功率进行计较、处置,来闭环控制励磁调理系统,调理机组的无功出力。以到达系统电压的目的,网络图以下:
AVC调理原理图3此方案下的相关部门详释
3.1AVC系统的通讯部门
  3.1.1调剂中心至发电厂下行通讯(中调至发电厂确当地功能)采用用通道或网络通讯,下达AVC指令,并返送各发电厂介入AVC调理的各发机电组的无功功率,用来与当地功能收集到的实时数据相比力,当两者纷歧致时判断为通讯故障,规约为省调下行规约。
  3.1.2AVC调理装配与当地功能前置机通讯
  AVC调理装配与当地功能前置机通讯采用RS-232方式,对于距离较远者可在中心采用光隔离长线收发器以提高驱动和抗干扰能力。为减轻当地功能的负担,简化当地功能的法式,对具有多套AVC调理装配的系统,当地功能将所有的AVC信息集中,向各个AVC调理装配发送,即向各AVC调理装配发送的信息不异,各AVC调理装配凭据规约从这此信息中提出需要部门。
3.1.3AVC调理装配与励磁调理装配的通讯
  由于各励磁调理装配接收调理指令的方式分歧,因而AVC调理装配向励磁调理下达的无功增、减指令的方式也不完全不异。由于系统内大都机组采用增、减脉冲旌旗灯号控制的方式,即采用四线结构,一对为正脉冲旌旗灯号即加负荷旌旗灯号,另外一对为负脉冲旌旗灯号即减负荷旌旗灯号,励磁调理装配凭据AVC调理装配的脉冲旌旗灯号指令调理机组的无功功率。
3.2AVC实时数据收集的技术要求
3.2.1数据
  AVC自动调理的数据为:介入AVC调理的机组的有、无功功率,发机电的定子电压、电流及220kV母线电压。这些数据由远动的用电变送器将其变为4~20mA(或0~5V)的直流旌旗灯号,此旌旗灯号被送进远动装配,由远动装配(RTU)收集,变为数字旌旗灯号,并将其发送到中调所及远动确当地功能中往,作为AVC调理的依据。
3.2.2旌旗灯号
  ①AVC投停旌旗灯号。此旌旗灯号是由励磁调理系统提供。意义为机组的无功处于远方仍是就地控制。(当励磁系统没法实现无功调理远方与就地方式的切换时,可改成由DCS来实现远方、就地控制方式的切换,并向外部提供此旌旗灯号)。此旌旗灯号为两付常开接点旌旗灯号,分另提供给AVC调理装配和远动装配。此接点闭合为装备处于远方控制状态。
  ②AVC装配异常旌旗灯号:此旌旗灯号由AVC调理装配向远动装配提供,旌旗灯号为常开接点旌旗灯号,此接点闭合为AVC装配工作异常。如DCS能实现自动切换,此接点旌旗灯号同时送往励磁调理系统(或DCS)。
  AVC调理处于远方/就地控制方式,AVC调理装配是否工作正常的旌旗灯号由远动装配收集,并发送到中调所及远动当地功能。
  同时,在AVC调理装配异常或中调至发电厂下行通讯异常时,当地功能的现场工作站实时发出语音报警,并向AVC调理装配发送异常信息,使运行人员实时接纳措施,恢复AVC调理系统的运行,提出高AVC的运行率。发电厂AVC调理接线原理图4竣事语
  本发电厂无功电压自动控制(AVC)系统方案将AVC自动调理与现有的实时监控系统有机的连系起来,充实阐扬了原本的实时监控系统功能的壮大势,削减了现场硬件装备的数目,提高了现有装备的哄骗率,下降了现场运行人员的劳动强度,使得厂站真个自动化水平迈上了新的台阶。