AVC裝置在自備電廠的應(yīng)用 陳東 - 副本

1、AVC裝置在自備電廠的設(shè)計與應(yīng)用摘要隨著我國電力裝機規(guī)模越來越大，電網(wǎng)骨架結(jié)構(gòu)越來越強，對提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量、降低系統(tǒng)網(wǎng)損、提高電壓穩(wěn)定的呼聲日益強烈，傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)僅靠運行人員手動調(diào)節(jié)，不僅調(diào)節(jié)精度比較粗，勞動強度也比較大，難以以較高標(biāo)準(zhǔn)完成對電壓的控制。山西電網(wǎng)正是基于提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行考慮，在省內(nèi)各主要廠、站增加自動電壓控制手段，按照調(diào)度端AVC主站的命令自動控制電廠端高壓母線電壓。兆豐鋁業(yè)公司自備電廠是山西電網(wǎng)的重要發(fā)電廠之一， AVC（自動電壓控制）裝置的投入具有非常重要的意義。本文對xxxxxxxxx（以下簡稱自備電廠）AVC裝置投入前的準(zhǔn)備工作，試驗工作、投入后的運

2、行情況及存在的問題進(jìn)行了分析，并總結(jié)出相應(yīng)的改善方法、措施。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；自動電壓控制；提高電能質(zhì)量Abstract隨著我國電力裝機規(guī)模越來越大，電網(wǎng)骨架結(jié)構(gòu)越來越強，對提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量、降低系統(tǒng)網(wǎng)損、提高電壓穩(wěn)定的呼聲日益強烈，傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)僅靠運行人員手動調(diào)節(jié)，不僅調(diào)節(jié)精度比較粗，勞動強度也比較大，難以以較高標(biāo)準(zhǔn)完成對電壓的控制。山西電網(wǎng)正是基于提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行考慮，在省內(nèi)各主要廠、站增加自動電壓控制手段，按照調(diào)度端AVC主站的命令自動控制電廠端高壓母線電壓。兆豐鋁業(yè)公司自備電廠是山西電網(wǎng)的重要發(fā)電廠之一， AVC（自動電壓控制）裝置的投入具有非常重要的意義。本文對

3、兆豐鋁業(yè)公司自備電廠（以下簡稱自備電廠）AVC裝置投入前的準(zhǔn)備工作，試驗工作、投入后的運行情況及存在的問題進(jìn)行了分析，并總結(jié)出相應(yīng)的改善方法、措施。As China's power installed capacity is more and more big, the grid structure is more and more strong, to improve voltage quality, reduce network loss, improve voltage stability has become increasingly strong, traditional v

4、oltage regulation by the operating personnel manual regulation, not regulation accuracy is rough, the labor intensity is relatively large, it is difficult to control the voltage with a high standard. Shanxi power grid is to improve the power quality based on consideration of economic operation of th

5、e power grid, improve, increase in the automatic voltage control means the main factory, province station, according to the dispatching end AVC master commands end of the high voltage bus voltage control of power plant. Mega Aluminum Inc owned power plant is one of the important power plant in Shanx

6、i power grid, the AVC (automatic voltage control) device input is very important. The mega Aluminum Inc owned power plant (hereinafter referred to as the power plant) preparations for AVC device investment, operation test, input and existing problems are analyzed, and summarizes the measures to impr

7、ove the method, the corresponding.關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；自動電壓控制；提高電能質(zhì)量Keywords: thermal power plant; automatic voltage control; improve the quality of electric energy目 錄摘要.1Abstract.21.自備電廠電氣系統(tǒng)介紹.51.1 發(fā)變組系統(tǒng)介紹.51.2 供電系統(tǒng)介紹.81.3 廠用電系統(tǒng)介紹.82.基礎(chǔ)知識介紹.92.1 無功和電壓.92.2 電壓的調(diào)整方法.102.3 發(fā)電機的運行狀態(tài)和勵磁狀態(tài).103.AVC裝置的介紹.103.1無功電壓調(diào)整的

8、現(xiàn)狀及AVC的意義.113.2 AVC的一般功能原理.114.自備電廠AVC裝置的投運.124.1進(jìn)相運行試驗.194.2自備電廠AVC的實施方案.214.3 AVC裝置的開環(huán)調(diào)節(jié).314.4 AVC裝置的閉環(huán)調(diào)節(jié).335.AVC裝置的運行.355.1AVC裝置運行中的異常處理.355.2 AVC裝置的運行情況.36 5.3 AVC裝置投運后的運行效果.40結(jié)束語.42致謝.43參考文獻(xiàn).44 1 自備電廠電氣系統(tǒng)介紹在分析AVC裝置的應(yīng)用之前，我們先來了解一下自備電廠的電氣系統(tǒng)，這樣才能有針對性的進(jìn)行分析。1.1 發(fā)變組系統(tǒng)的簡介1.1.1 發(fā)電機系統(tǒng) 1.1.1.1xxxxxxxxxxxx

9、xxxxx發(fā)電機組，為哈爾濱電機廠生產(chǎn)的QF-135-2發(fā)電機，冷卻方式為空冷，接線方式為YY，主接線端子6個.工作原理：AVC裝置接受省調(diào)AVC主站下發(fā)的我廠500KV母線電壓的控制目標(biāo)值，經(jīng)過對機組運行方式、參數(shù)的判別計算和相應(yīng)的無功優(yōu)化分配策略，將500KV母線目標(biāo)值轉(zhuǎn)換為投入機組無功目標(biāo)值并轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)（每個脈沖調(diào)節(jié)無功7MVAR），通過RCS-9708C裝置分別下發(fā)至各臺機組DEH的AVR中90R（#7機組90A）進(jìn)行控制，實現(xiàn)對機組無功功率的自動控制，從而達(dá)到調(diào)整500KV系統(tǒng)電壓的目的。在具體控制中，本系統(tǒng)設(shè)置了遠(yuǎn)方控制和就地控制兩種方式。遠(yuǎn)方控制就是實時接收省調(diào)下發(fā)的母線電壓

10、命令值，AVC系統(tǒng)根據(jù)命令值進(jìn)行實時的調(diào)節(jié)。就地控制是在與中調(diào)遠(yuǎn)動通道出現(xiàn)故障時，值長可以根據(jù)實際情況，對母線電壓值進(jìn)行設(shè)置，AVC系統(tǒng)控制500KV母線電壓在不偏離給定值.系統(tǒng)的構(gòu)成：AVC上位機功能由兩臺操作員工作站承擔(dān)，AVC軟件安裝在兩臺機器中，互為備用。中調(diào)下發(fā)的母線電壓（無功）指令通過遠(yuǎn)動裝置RCS-9698D接收，并傳送到NCS數(shù)據(jù)網(wǎng)中，AVC上位機從數(shù)據(jù)網(wǎng)中獲取目標(biāo)值在與本地母線電壓實測值進(jìn)行比較后，實時給出控制策略和無功分配結(jié)果，形成控制命令后下發(fā)給到RCS-9708C裝置，以遙控的形式輸出增磁減磁脈沖給機組DCS，來實現(xiàn)電壓無功的自動調(diào)節(jié)。如下圖所示：本廠AVC裝置使用南瑞

11、的RCS-9700NCS系統(tǒng)，分別在#2、4、5、7機保護(hù)室測控柜安裝1臺測控裝置（RCS-9708C），共4臺測控裝置，AVC服務(wù)器2臺（互為備用）、NCS監(jiān)控系統(tǒng)的操作員站2臺（后臺機）等硬件設(shè)備。1.AVC系統(tǒng)功能 AVC系統(tǒng)具有遙測、遙信、遙調(diào)、遙控四遙功能。系統(tǒng)可以獨立采集各臺機組的機端電壓、定子電流、廠用電母線電壓、機組的有功和無功等重要遙測量，也可采集RTU轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，并可以分別獨立作為閉鎖條件，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，系統(tǒng)安全。 運行人員在AVC上位機，操作可控機組的投退，投入、退出AVC系統(tǒng)功能。  操作帶權(quán)限管理功能，保證操作安全。 

12、 計算分析功能，采用常用的成熟的基本算法（包括等功率因數(shù)、無功功率等比例分配、相似調(diào)整裕度等）對目標(biāo)值進(jìn)行計算分析，給出各機組的無功出力。 數(shù)據(jù)存儲功能，可存儲采集的數(shù)據(jù)點并形成歷史數(shù)據(jù)庫，用于繪制趨勢曲線和形成報表，歷史數(shù)據(jù)可存儲兩年。   運行監(jiān)視功能，能方便地監(jiān)視AVC系統(tǒng)的運行工況，配有控制表、控制策略表、運行信息表、出錯信息表、閉鎖信息表、控制命令表、發(fā)電機信號表、廠站接線圖，提供完整詳盡的運行信息，供運行人員監(jiān)視使用。  報警處理功能，AVC系統(tǒng)運行異?；蚬收蠒r能自動報警，根據(jù)報警和閉鎖的級別不同分為自動復(fù)歸和手

13、動復(fù)歸兩種，自動復(fù)歸的信號在信號恢復(fù)正常后，自動復(fù)歸，AVC會繼續(xù)正常運行，無需運行人員干預(yù)；手動復(fù)歸的信號由于是關(guān)系發(fā)電機安全的重要信號，需要運行人員在確認(rèn)信號真正復(fù)歸后，進(jìn)行手工復(fù)歸后，AVC成會投入運行。   GPS對時功能，可以接收當(dāng)?shù)谿PS時間信號，也可以接受中調(diào)AVC主站的廣播對時，保證系統(tǒng)時間統(tǒng)一。  事件記錄功能，可對AVC系統(tǒng)告警、閉鎖原因、人員操作等形成事件記錄，可以通過告警窗口和歷史記錄對發(fā)生的報警信號進(jìn)行查找。  數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)功能，利用數(shù)據(jù)庫編輯器，可以在數(shù)據(jù)庫中方便的添加、刪除閉鎖信號，便于操

14、作。 計算模塊能實現(xiàn)自動分配，根據(jù)選定的優(yōu)化策略，可以根據(jù)各臺機組的實際運行情況和AVC主站下發(fā)的命令值自動調(diào)節(jié)各臺機組的無功。可以根據(jù)目標(biāo)值對電廠的各臺機組統(tǒng)一調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)接收到的指令值分別對各臺機組進(jìn)行獨立調(diào)節(jié)。  全廠控制模式下，當(dāng)遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)時，AVC系統(tǒng)長時間收不到主站命令會發(fā)報警信號，并閉鎖AVC控制，并自動轉(zhuǎn)為開環(huán)控制。  具有防止出口脈沖繼電器接點粘連的功能。2. 機組AVC裝置的安全約束條件： 下述情況將閉鎖相應(yīng)單元機組的AVC控制： 35.3.1 單元機組任一臺自動勵磁裝置故障。 單元

15、機組發(fā)變保護(hù)動作。  單元機組無功功率超限值-40Mvar-190Mvar。 35.3.4 單元機組無功超低勵限制范圍。  機端電壓超0.95U1.05U范圍。  單元機組6kV廠用母線電壓超0.93U1.03U范圍。 35.3.7 發(fā)電機定子電流超1.00I。  AVC裝置信號偏差大（與當(dāng)前運行工況比較）或作用持續(xù)時間超時（長期控制無效果），則退出計算模塊運行。 下述情況AVC軟件退出閉環(huán)運行：  中調(diào)與AVC裝置上位機通訊信號中斷、RTU系統(tǒng)

16、與AVC裝置上位機通訊信號中斷或AVC裝置下位機與上位機通訊中斷。   500KV母線電壓超出518-530KV范圍。發(fā)電機中性點經(jīng)中性點經(jīng)副邊帶電阻的變壓器接地。勵磁系統(tǒng)采用機端勵磁變靜止可控硅整流的自并勵方式，由勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器、可控硅整流裝置、滅磁裝置及過電壓保護(hù)裝置、勵磁變壓器組成，采用中國電力科學(xué)研究院生產(chǎn)的型號為WKKL-2000的微機勵磁調(diào)節(jié)器。3.AVC注意事項：  機組AVC控制的正常投、退應(yīng)按省調(diào)調(diào)度員的指令進(jìn)行。 設(shè)備異常情況下，現(xiàn)場可人工將機組AVC控制緊急退出運行，并及時匯報省調(diào)調(diào)度員。  

17、AVC裝置因某一安全約束條件越限自動退出運行時，也應(yīng)及時匯報省調(diào)調(diào)度員。  因AVC裝置控制的參考電壓取自500KV 段母線，當(dāng)500KV段母線停役操作前，應(yīng)先聯(lián)系省調(diào)調(diào)度員AVC控制，500KV段母線恢復(fù)運行正常后再投入AVC控制運行。   機組正常降負(fù)荷至210MW以下運行時，應(yīng)聯(lián)系省調(diào)調(diào)度員先退出機組AVC控制方式運行。 運行人員不得修改AVC系統(tǒng)中的有關(guān)安全約束條件和其他有關(guān)設(shè)置參數(shù)。AVC系統(tǒng)中有關(guān)參數(shù)的修改應(yīng)以省調(diào)下達(dá)的通知單或經(jīng)電廠生產(chǎn)主管部門批準(zhǔn)的變更通知單執(zhí)行，由檢修部電氣人員負(fù)責(zé)修改。 如有機組AVC未投

18、，值長應(yīng)根據(jù)實際情況相應(yīng)調(diào)節(jié)未投入AVC機組的無功，保證投入AVC機組有一定的無功調(diào)節(jié)余量；調(diào)節(jié)時應(yīng)緩慢調(diào)整，使500KV電壓在合格范圍。只有單臺機組能投AVC時不投AVC。 正常機組AVC投退的后臺機上操作由相應(yīng)機組值長負(fù)責(zé)。但AVC系統(tǒng)總投退由主值長負(fù)責(zé)，日常監(jiān)視巡查由相應(yīng)控制室電氣副值負(fù)責(zé)，各機組監(jiān)盤人員也應(yīng)注意本機無功及發(fā)電機出口電壓，如有異常及時通知值長處理。 當(dāng)與省調(diào)遠(yuǎn)動通道出現(xiàn)故障或其他原因需要就地控制時，值長可以根據(jù)實際情況，對母線電壓值進(jìn)行設(shè)置，AVC系統(tǒng)控制500KV母線電壓在不偏離給定值（用鼠標(biāo)右 .AVC控制原則： 首先保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行

19、  保證電壓合格 降低網(wǎng)損  對發(fā)電廠無功進(jìn)行調(diào)節(jié)，AVC子站采用如下兩大類控制思想，一種是由折算的總無功，經(jīng)計算直接確定出各機組的無功目標(biāo)進(jìn)行快速直接調(diào)節(jié)，另一種是采用對總無功目標(biāo)在機組間按一定的原則分配；同時又充分考慮母線電壓和母線電壓目標(biāo)的差值，對機組進(jìn)行變步長的智能調(diào)節(jié)控制，對機組進(jìn)行增減磁的調(diào)節(jié)速率是由母線電壓目標(biāo)和當(dāng)前母線電壓的差值自動調(diào)節(jié)確定。 AVC主站 AVC master station指設(shè)置在調(diào)度（通信）中心，用于自動電壓控制（AVC）分析計算并發(fā)出控制指令的計算機系統(tǒng)及軟件。

20、60;AVC子站AVC slave station指運行在電廠或者變電站的就地控制裝置或軟件，用于接收、執(zhí)行主站的控制指令，并向主站回饋信息。  分散控制方式 借助變電站側(cè)已經(jīng)建設(shè)的VQC系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)中已有的電壓控制模塊，經(jīng)改造升級為具有完善安全閉鎖控制邏輯的AVC子站，主站側(cè)不給出電容器、電抗器和有載調(diào)壓分接頭的具體調(diào)節(jié)指令，而是下發(fā)電壓調(diào)節(jié)目標(biāo)或無功調(diào)節(jié)目標(biāo)，子站根據(jù)此目標(biāo)計算對無功調(diào)節(jié)設(shè)備的控制指令并最終執(zhí)行. 1.1.2 主變、高廠變、勵磁變1.1.2.1主變壓器采用沈陽華美變壓器制造有限公司生產(chǎn)的型號為SFP10-1800

21、00/220強迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，中性點有接地刀閘，可以根據(jù)機組實際運行情況拉開或合上。1.1.2.2高廠變采用山東現(xiàn)代達(dá)馳電工電氣股份有限公司生產(chǎn)的型號為SF10-25000/13.8kV油浸風(fēng)冷變壓，中性點經(jīng)高電阻接地。1.1.2.3勵磁變采用海南金盤電氣股份有限公司型號為ZSCB91250/13.8干式變壓器。1.1.3 發(fā)變組系統(tǒng)的接線方式1.1.3.1發(fā)電機、主變、高廠變、勵磁變采用封閉母線連接，為發(fā)變組單元接線。封閉母線配有微正壓裝置，以防止結(jié)露。1.1.4 主設(shè)備規(guī)范表1-1 發(fā)電機規(guī)范型號勵磁方式額定功率轉(zhuǎn)速最大連續(xù)功率接線方式額定電流額定容量冷卻方式QF-135-2靜態(tài)勵磁1

22、35000kW3000(r/mn)150000KWYY6654A 158824KVA空冷主引線端子數(shù)額定電壓相數(shù)額定勵磁電流額定頻率額定勵磁電壓絕緣等級功率因數(shù)進(jìn)風(fēng)溫度613800V31476.8A 50HZ237.1VF級0.8540 表1-2 勵磁系統(tǒng)設(shè)備規(guī)范勵磁調(diào)節(jié)器制造廠允許強勵持續(xù)時間勵磁裝置型號額定電壓額定電流中國電科究院20SWKKL-2000243V1544A 強勵的頂值電流最大持續(xù)輸出電流最大持續(xù)輸出電壓手動控制調(diào)節(jié)范圍頂值電壓倍數(shù)3088ADC1698.4ADC267.3VDC20110%2倍(486VDC)表1-3 高廠變規(guī)范制造廠型號額定容量額定電壓額定電流山東現(xiàn)代達(dá)馳

23、電工電氣股份有限公司SF10-25000/13.8kV25000kVA13.8kV/6.3KV1045.9A/2291.1A接線組別分接范圍阻抗電壓冷卻方式中性點接地方式Dyn113.8±2×2.5%/6.3KV10.50%ONAF(油浸風(fēng)冷)低壓側(cè)中性點經(jīng)電阻接地表1-4 主變壓器規(guī)范制造廠型號額定容量額定電壓額定電流沈陽華美變壓器制造有限公司SFP10-180000/220180000KVA(242KV±2X2.5%)/13.8kV429.4/7530.7冷卻方式中性點接地方式負(fù)載損耗接線組別阻抗電壓OFAF (強迫油循環(huán)風(fēng)冷)直接接地但允許斷開運行427.2

24、KWYN,d11Uk=13.2%表1-5 啟備變規(guī)范制造廠型號額定電流額定電壓沈陽華美變壓器制造有限公司SFZ10-25000/22062.8/2291.1/481.1A230KV±8×1.25%/6.3kV/10KV 接線組別阻抗電壓冷卻方式中性點接地方式Y(jié)yn0+d1110.50%ONAN/ONAF(油浸風(fēng)冷)高壓側(cè)中性點直接接地低壓側(cè)中性點經(jīng)電阻接地1.2 供電系統(tǒng)簡介1.2.1 供電系統(tǒng)設(shè)備220kV系統(tǒng)母線為內(nèi)外母布置，采用河南平高電氣股份有限公司生產(chǎn)的型號為W10B-252 的SF6斷路器，型號為GW7-252和GW16-252的隔離開關(guān)。內(nèi)外母線各配一臺型號為

25、TYD220/-0.01H的電壓互感器。1.2.2 供電系統(tǒng)的運行1.2.2.1供電系統(tǒng)為220kV系統(tǒng)，采用雙母線接線方式，共有5回出線，其中電兆、線帶電解鋁廠負(fù)荷，紅電、線為與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線。1.2.2.2 1#、2#機組負(fù)荷經(jīng)主變壓器升壓后上220kV系統(tǒng)母線，供給電解鋁廠及電網(wǎng)，1#、2#機組負(fù)荷不能滿足電解鋁廠需求時，大網(wǎng)將從紅電、線倒供電給電解鋁廠。1.2.2.3 3#機組負(fù)荷經(jīng)主變壓器升壓后不上220kV母線，直接供給紅衛(wèi)變電站，即紅電線。1.3 廠用電系統(tǒng)簡介1.3.1 高壓廠用電系統(tǒng)設(shè)備啟備變采用沈陽華美變壓器制造有限公司生產(chǎn)的SFZ10-2500/220油浸風(fēng)冷變壓器，高壓側(cè)

26、中性點直接接地，低壓側(cè)中性點經(jīng)電阻接地。6kV開關(guān)采用KYN28A-12系列的成套組合開關(guān)，其中大電流開關(guān)采用中置式小車真空開關(guān)，小電流開關(guān)采用中置式F-C小車開關(guān)。1.3.2 高壓廠用電系統(tǒng)的運行方式高壓廠用電系統(tǒng)為6kV系統(tǒng)，采用單母線接線，為中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，正常情況下，由各自的高廠變供電，啟備變?yōu)?kV各段母線的備用電源，工作電源與備用電源之間采用快切裝置切換。1.3.3 低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)備低壓變壓器(除京宇換熱站外）均采用山東現(xiàn)代達(dá)馳電工電氣股份有限公司生產(chǎn)的干式變壓器，根據(jù)所帶負(fù)荷的大小配置不同容量的變壓器，中性點均為直接接地。380V及MCC各段大負(fù)荷開關(guān)采用框架斷路器，小負(fù)

27、荷設(shè)備采用抽屜式組合開關(guān)。京宇換熱站采用1.3.4 低壓廠用電系統(tǒng)的運行方式各低壓母線均設(shè)備用電源，除輸煤、段外，均設(shè)備自投裝置，輸煤、段的工作電源失電時需要手動投入備用電源；各雙電源MCC段中，1#、2#、3#空冷塔MCC電源裝有切換裝置，工作電源失電后，備用電源可以自動投入，其它雙電源MCC段，工作電源失電后需要手動投入備用電源。1.3.5 直流系統(tǒng)設(shè)備直流系統(tǒng)主要提供給全廠控制、保護(hù)、直流油泵、事故照明、自動裝置、熱工電源等裝置電源，由五套充電屏、三套蓄電池、三套微機絕緣檢測儀、三套搖信采集裝置、12面饋電屏組成。直流系統(tǒng)采用單母線接線方式，可以通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行靈活的切換。1.3.6 U

28、PS系統(tǒng)交流不停電電源(UPS)系統(tǒng)向機組重要負(fù)荷提供高性能電源。我廠采用的是深圳威克賽自動化工程發(fā)展有限公司PEW1000系列60kVA UPS。正常運行時，由三相交流主輸入電源供給整流器，經(jīng)整流器整流濾波為直流，再送入逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)頻、穩(wěn)壓的工頻單相交流電向負(fù)載供電。當(dāng)主輸入電源故障或整流器故障時，直流電源經(jīng)電池開關(guān)、逆變器無間斷的對負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)可靠的交流電。如果逆變器對負(fù)載供電不安全， UPS將自動切換到自動旁路。本裝置有手動旁路開關(guān)，以保證UPS檢修和維護(hù)時不中斷負(fù)載電源。2 基礎(chǔ)知識介紹2.1無功和電壓2.1.1無功功率2.1.1.1無功功率的概念在具有電感或電容的電路中，在每半個周

29、期內(nèi)，把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來，然后，再釋放，又把貯存的磁場（或電場）能量再返回給電源，只是進(jìn)行這種能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個交換的功率值，稱為“ 無功功率”。 無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。單位：Var,符號：Q2.1.1.2無功功率的作用電動機的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無用功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，變

30、壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用點設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運行。2.1.2電壓、電流、有功、無功、視在功率、功率因數(shù)的關(guān)系P=UIcos Q= UIsin S=UI S²=P²+Q² cos=P/S2.1.3電力系統(tǒng)無功負(fù)荷的構(gòu)成2.1.3.1感應(yīng)電動機 約占652.1.3.2變壓器損耗 約占202.1.3.3其它 約占152.1.4無功電

31、源構(gòu)成2.1.4.1發(fā)電廠無功出力2.1.4.2補償電容器2.1.4.3輸電線充電功率2.1.4.4靜止無功補償器 、調(diào)相機 2.1.5電網(wǎng)低電壓運行的危害2.1.5.1電壓下降，造成發(fā)電機有功功率輸出穩(wěn)定極限下降；2.1.5.2發(fā)電廠輔機輸出功率下降，影響發(fā)電機有功輸出； 2.1.5.3送變電設(shè)備由于電壓降低造成輸電能力下降； 2.1.5.4線路充電無功、補償電容器提供無功量下降； 2.1.5.5線路有功損耗增加； 2.1.5.6燒毀用戶電動機；2.1.5.7當(dāng)電壓下降到額定的6570時，無功電壓靜態(tài)穩(wěn)定破壞，系統(tǒng)電壓崩潰，大面積停電；2.1.6電網(wǎng)高電壓運行的危害2.1.6.1電氣設(shè)備絕緣

32、損壞； 2.1.6.2變壓器過勵磁當(dāng)變壓器電壓超過額定電壓的10，使變壓器鐵芯飽和，鐵損增大。漏磁使箱殼等金屬構(gòu)件渦流損耗增加，變壓器過熱，絕緣老化，影響變壓器壽命甚至燒毀變壓器。2.1.7電壓合格范圍規(guī)定（輸電） 2.1.7.1 500KV母線，最高不超過額定電壓10，最低運行電壓不應(yīng)影響電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，廠用電的正常使用及下一級電壓調(diào)節(jié) 2.1.7.2發(fā)電廠和500KV變電所的220KV母線。電壓允許偏差為額定電壓010，即220242KV； 2.1.7.3電廠和220KV變電所的11035KV母線，電壓允許偏差為額定電壓37；2.1.8電壓合格范圍規(guī)定（供電） 2.1.8.1

33、35KV及以上供電 ±52.1.8.2 10KV及以下為±7 2.2 電壓的調(diào)整方法2.2.1電壓優(yōu)化控制一般原則 在留足事故緊急備用，且考慮不使電氣設(shè)備絕緣損壞和變壓器過勵磁情況下，盡量使系統(tǒng)電壓運行于允許的高水平。2.2.2電網(wǎng)電壓調(diào)整特點 2.2.2.1電力系統(tǒng)各節(jié)點電壓特性通常情況下各不相同 ;2.2.2.2與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有較大關(guān)系; 2.2.2.3電壓不能全網(wǎng)集中統(tǒng)一調(diào)整，只能分區(qū)調(diào)整控制2.2.3逆調(diào)壓原理高峰時段，系統(tǒng)消耗無功較大，發(fā)電廠多發(fā)無功，抬高送端電壓，使受端電壓抬高，同時線路充電無功功率增大，系統(tǒng)輸送有功能力強。低谷時段，無功負(fù)荷小，此時發(fā)電廠降低母線電

34、壓，發(fā)電機少發(fā)無功，線路充電無功功率小，使受端不致高電壓。2.2.4電網(wǎng)電壓調(diào)整手段 2.2.4.1調(diào)節(jié)發(fā)電機無功出力 2.2.4.2投切電容器2.2.4.3投切電抗器； 2.2.4.4調(diào)節(jié)主變分接頭； 2.2.4.5調(diào)節(jié)其它無功設(shè)備；2.3 發(fā)電機的運行狀態(tài)、勵磁狀態(tài)2.3.1發(fā)電機的三種運行狀態(tài)2.3.1.1滯后運行(常態(tài)運行)-發(fā)電機向電網(wǎng)同時送出有功功率和無功功率(容性)。2.3.1.2超前運行(進(jìn)相運行)-發(fā)電機向電網(wǎng)送出有功功率，吸收電網(wǎng)無功功率。2.3.1.3調(diào)相運行-發(fā)電機吸收電網(wǎng)的有功功率維持同步運轉(zhuǎn)，向電網(wǎng)送出無功功率(容性)。2.3.2發(fā)電機進(jìn)相運行與遲相運行的過渡發(fā)電機

35、正常運行時,向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功,定子電流滯后于端電壓一個角度,此種狀態(tài)即遲相運行。當(dāng)逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功,定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度,此種狀態(tài)即進(jìn)相運行。2.3.3發(fā)電機進(jìn)相運行的特點2.3.3.1同步發(fā)電機進(jìn)相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少,發(fā)電機電勢Eq亦相應(yīng)降低。2.3.3.2從P-功角關(guān)系看,在有功不變的情況下,功角必將相應(yīng)增大,比值整步功亦相應(yīng)降低,發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機短路比,外接電抗,自動勵磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運等有關(guān)。2.3.3.3進(jìn)相運行時發(fā)電機定子端部漏磁較遲相運行時增大。特別

36、是大型發(fā)電機線負(fù)荷高,正常運行時端部漏磁比較大,端部鐵芯壓指連接片溫升高,進(jìn)相運行時因為漏磁增大,溫升加劇。2.3.3.4進(jìn)相運行時發(fā)電機端部電壓降低,廠用電電壓也相應(yīng)降低,如果超出10%,將影響廠用電運行。 因此,同步發(fā)電機進(jìn)相運行要通過試驗確定進(jìn)相運行深度。即在供給一定有功狀態(tài)下,吸收多少無功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定,各部件溫升不超限,并能滿足電壓的要求。2.3.3.5當(dāng)系統(tǒng)供給的感性無功功率多于需要時,將引起系統(tǒng)電壓升高,要求發(fā)電機少發(fā)無功甚至吸收無功,此時發(fā)電機可以由遲相運行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)相運行。2.3.3.6制約發(fā)電機進(jìn)相運行的主要因素有（1) 系統(tǒng)穩(wěn)定的限制；(2) 發(fā)電機定子端部

37、件溫度的限制；(3) 定子電流的限制；(4) 廠用電電壓的限制。2.3.4發(fā)電機勵磁狀態(tài)2.3.4.1正常勵磁 ：即發(fā)電機的全部輸出功率均為有功功率。即cos=1，此時發(fā)電機的激磁電勢為E。2.3.4.2過勵：增加發(fā)電機的勵磁，使其超過“正常勵磁”稱為過勵。2.3.4.3欠勵:減少發(fā)電機的勵磁，使其小于“正常勵磁”稱為欠勵。3 AVC裝置介紹3.1無功電壓調(diào)整的現(xiàn)狀及AVC的意義3.1.1 國內(nèi)無功電壓控制現(xiàn)狀國內(nèi)目前對發(fā)電廠無功電壓的管理考核方式，主要是由調(diào)度中心按照高峰、平谷和低谷等不同時段劃分母線電壓控制范圍，按季度向各發(fā)電廠下達(dá)曲線指標(biāo)，發(fā)電廠則根據(jù)曲線要求，實行人工24小時連續(xù)監(jiān)視參

38、數(shù)，及時調(diào)節(jié)發(fā)電機無功出力，以維持母線電壓在合格范圍內(nèi)。這種沿用了多年的就地分散控制管理模式，在當(dāng)前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的形勢下逐漸暴露出了一些弊端，存在的主要問題是：3.1.1.1事先給定的電壓曲線和無功設(shè)備運行計劃是離線確定的，并不能反映電網(wǎng)的實際情況，按照這種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)往往帶來安全隱患。3.1.1.2電網(wǎng)運行人員需要時刻監(jiān)視系統(tǒng)電壓無功情況，并進(jìn)行人工調(diào)整，工作強度大，而且往往會造成電網(wǎng)電壓波動大。3.1.1.3電廠之間，無功調(diào)節(jié)對相互母線電壓影響大，無功調(diào)節(jié)矛盾突出。由于各電廠只關(guān)注自身母線電壓，沒有從全局角度協(xié)調(diào)無功分配，電網(wǎng)無功功率無謂搬運現(xiàn)象突出，經(jīng)常出現(xiàn)無功環(huán)流現(xiàn)象，造成不必要的

39、有功損耗。各廠、站無功電壓控制沒有進(jìn)行協(xié)調(diào)，造成電網(wǎng)運行不經(jīng)濟。3.1.1.4上述問題的存在，既增加機組進(jìn)相深度，影響機組和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，也使網(wǎng)損增加，影響經(jīng)濟性。因此，有必要發(fā)展AVC(自動電壓控制)系統(tǒng)，從全局對電網(wǎng)無功潮流和發(fā)電機組無功功率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)電廠母線電壓和無功功率的自動調(diào)控，合理協(xié)調(diào)電網(wǎng)無功分布，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損，降低運行人員勞動強度。近幾年來國際上幾次重大的電網(wǎng)事故如美加大停電，都有無功電壓的問題造成電壓崩潰，致使電網(wǎng)癱瘓。無功電壓自動控制技術(shù)越來越引起重視，在華北電網(wǎng)，基于分層分區(qū)控制技術(shù)的二/三次電壓控制技術(shù)在各個電廠逐步進(jìn)入應(yīng)用。

40、3.1.2自動電壓無功調(diào)控系統(tǒng)AVC系統(tǒng)將發(fā)電廠母線電壓的調(diào)整由人工監(jiān)控改為自動調(diào)控，意義重大。3.1.2.1提高穩(wěn)定水平：網(wǎng)內(nèi)電廠全部投入裝置后，通過合理分配無功，可將系統(tǒng)電壓和無功儲備保持在較高的水平，從而大大提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和機組運行穩(wěn)定水平。3.1.2.2改善電壓質(zhì)量：電壓監(jiān)督電壓合格率得到大幅度提高。3.1.2.3消除了人為因素引起誤調(diào)節(jié)的情況，有效降低了運行人員的工作強度。3.2 AVC的一般功能原理3.2.1AVC的定義AVC是自動電壓控制（Automatic Voltage Control）的簡稱，它是利用計算機和通信技術(shù)，綜合考慮系統(tǒng)中各種調(diào)壓手段，根據(jù)電網(wǎng)運行的實時信息

41、對全網(wǎng)進(jìn)行無功優(yōu)化計算，并將調(diào)節(jié)命令下發(fā)至各臺受控設(shè)備，實施閉環(huán)控制，以達(dá)到保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行的目的。3.2.2 AVC系統(tǒng)與現(xiàn)有當(dāng)?shù)仉妷嚎刂圃O(shè)備的本質(zhì)區(qū)別：全局性、綜合性、實時性。3.2.3電網(wǎng)AVC系統(tǒng)框圖，見圖3-1.3.2.3.1在調(diào)度端進(jìn)行電網(wǎng)無功優(yōu)化計算，把結(jié)果下發(fā)到電網(wǎng)各可控節(jié)點（如電廠、變電站）3.2.3.2電廠AVC裝置根據(jù)下發(fā)的指令調(diào)整電廠的高壓母線電壓或機組的無功出力。3.2.3.3變電站AVC裝置根據(jù)下發(fā)指令調(diào)整主變分接頭、投切變電站低壓無功補償設(shè)備。圖3-1 電網(wǎng)AVC系統(tǒng)框圖4.自備電廠AVC裝置的投運4.1機組的進(jìn)相試驗4.1.1進(jìn)相試驗的目的發(fā)電廠AV

42、C裝置投運后，它會根據(jù)主站下發(fā)的指令進(jìn)行發(fā)電機電壓或無功的調(diào)整，在調(diào)整工程中，勢必會造成發(fā)電機組由遲相運行狀態(tài)過渡到進(jìn)相運行狀態(tài)。機組在進(jìn)相運行狀態(tài)時，發(fā)電機吸收系統(tǒng)無功功率，從而達(dá)到降低系統(tǒng)電壓的目的。發(fā)電機能不能進(jìn)相運行，取決于發(fā)電機的無功進(jìn)相能力。由于制造工藝和安裝質(zhì)量不一樣，每臺機的進(jìn)相情況是不同的。每臺機都必須單獨做進(jìn)相試驗，然后得出在不同負(fù)荷下的進(jìn)相深度，以及不同進(jìn)相深度時，發(fā)電機端部發(fā)熱和對廠用電電壓方面的影響，并考驗低勵限制、失磁保護(hù)、失步保護(hù)等功能的正確性。4.1.2進(jìn)相試驗的步驟4.1.2.1發(fā)電機在并網(wǎng)前的額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下校準(zhǔn)發(fā)電機功角零位。4.1.2.2系統(tǒng)和機組的

43、運行方式已調(diào)至可進(jìn)行試驗的狀態(tài)，電廠其它機組正常運行，且要保證遲相運行。4.1.2.3維持發(fā)電機有功負(fù)荷某一固定值(如50%，75%，100%)，再按要求的速度進(jìn)行減磁。直到勵磁調(diào)節(jié)器低勵限制動作為止，記錄各點的相關(guān)數(shù)據(jù)。目的是為了在不破壞機組靜態(tài)穩(wěn)定性前提下，得出機組對系統(tǒng)調(diào)壓的能力。4.1.3試驗中的注意事項4.1.3.1運行人員密切監(jiān)視6kV廠用電壓不低于5.7kV，400V廠用電壓不低于361V，試驗過程中，當(dāng)廠用電壓降至5.7kV、361V時，不得啟動大型輔機。4.1.3.2運行人員要特別注意所有廠用輔機的運行情況，做好由于廠用電壓降低造成輔機設(shè)備出力不足或跳閘的事故預(yù)想。4.1.3

44、.3試驗過程中，如果系統(tǒng)或電廠發(fā)生事故，應(yīng)立即停止試驗，快速增加2#發(fā)電機勵磁電流，迅速將發(fā)電機拉回遲相運行。4.1.3.4電氣運行人員嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機定子鐵芯溫度不得超過120。4.1.3.5試驗過程中，如果發(fā)生異常情況，1#發(fā)電機解列后，鍋爐要保持參數(shù)，汽機要保持轉(zhuǎn)速，隨時準(zhǔn)備重新并列。4.1.3.6試驗過程中，電氣運行3臺機組均安排監(jiān)盤人員，2#、3#發(fā)電機組應(yīng)保持有功功率和無功功率基本上不變，定子電壓保持穩(wěn)定，并根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試人員的要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。4.1.3.7在機組進(jìn)相試驗過程中，如果由于機組廠用電壓降低的限制原因使試驗機組進(jìn)相深度達(dá)不到要求，可以將機組廠用電切換到廠備變，繼續(xù)進(jìn)行試驗

45、，直至達(dá)到試驗限制值。4.1.3.8試驗過程中及低勵限制定值調(diào)整過程中，欠勵限制動作后，不得再進(jìn)行減磁操作。4.1.4試驗過程中出現(xiàn)事故的處理發(fā)電機在進(jìn)相運行試驗中，在勵磁系統(tǒng)進(jìn)行較大幅度的調(diào)整時有可能失磁。4.1.4.1失磁的現(xiàn)象4.1.4.1.1 DCS“發(fā)電機失磁”報警，廠用電自動切至備用電源帶。4.1.4.1.2轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指示零或接近于零；4.1.4.1.3定子電壓表指示顯著降低；定子電流表指示升高并晃動；4.1.4.1.4發(fā)電機有功功率表的指示降低并擺動;4.1.4.1.5發(fā)電機有功功率表的指示負(fù)值。4.1.4.2處理：4.1.4.2.1檢查廠用電源的切花情況，若未自動切換，

46、立即手動切換。4.1.4.2.2迅速增加勵磁，將發(fā)電機拉回遲相運行狀態(tài)。4.1.4.2.3立即通知汽機迅速降負(fù)荷至50MW以下。4.1.4.2.4失磁后發(fā)電機將進(jìn)入異步運行狀態(tài)，若機組振動增大，發(fā)電機各表計擺動幅度增大，15分鐘內(nèi)機組無法拉回遲相運行狀態(tài)，立即打閘停機。4.1.4.2.5嚴(yán)密監(jiān)視運行機組的工況，根據(jù)實際情況，適當(dāng)增加運行機組的勵磁電流，但不得超過額定值。4.1.5試驗數(shù)據(jù)表4-1 1#機進(jìn)相試驗記錄表電源有功功率(MW)無功功率Q(Mvar)cos功角定子電壓(kV）定子電流(A）勵磁電壓(V）勵磁電流(A）6kV段電壓(kV）化水段電壓(V）220kV母線高廠變81.054-

47、19.520.9745.713.03371985.48634.35.94361.1228.6107.4-15.430.9851.613.044842108.6777.25.925361.1228134-5.40.9953.713.15971133.6967.65.875360.3227.5啟備變106.24-46.110.9164.712.77528294.43705.16.2388227.3136.13-350.9664.612.866381125900.56.2388227.381.115-48.730.8559.812.76429373.65546.76.2388227.5表4-2 2#

48、機進(jìn)相試驗記錄表電源有功功率(MW)無功功率Q(Mvar)cos功角定子電壓(kV）定子電流(A）勵磁電壓(V）勵磁電流(A）6kV段電壓(kV）380V段電壓(V）220kV母線高廠變80.688-15.550.9848.7712.77370741.61675.86.09361.6228.2108.62-4.6350.9951.8612.94850123.78726.1361.4228.7135.27015612.926061146.610566.09361228.5啟備變80.8-48.120.8665.8812.44436175.21576.96.3375227.5107.71-42.4

49、50.9368.3612.55372102.4773.66.3375227.9135.15-34.150.9669.212.596415130.3965.26.3375228.2表4-3 3#機進(jìn)相試驗記錄表電源有功功率(MW)無功功率Q(Mvar)cos功角定子電壓(kV）定子電流(A）勵磁電壓(V）勵磁電流(A）6kV段電壓(kV）380V段電壓(V）220kV母線高廠變80.1-14.550.9947.612.8377243.5676.56.02361228.3106.3-5.320.9950.7712.94798120.78696.09362228.6134.7015512.95607

50、8144.510346.01362.2228.4啟備變80.4-45.020.8564.212.3425177.2569.56.3377227.2106.5-40.50.967.812.45425101.3776.36.3377227.8135.28-32.220.9468.712.56377131.2959.46.3377228.34.2 自備電廠AVC的實施方案4.2.1電廠AVC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電廠側(cè)AVC系統(tǒng)由1臺后位機和2臺上位機及3臺下位機組成（圖4-1）。屏柜之間通過超五類網(wǎng)線連接，上位機通過調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)接受220KV母線電壓目標(biāo)值，分別把電壓目標(biāo)轉(zhuǎn)換成每臺機組的無功目標(biāo)發(fā)給各母線對應(yīng)

51、機組的下位機，由下位機根據(jù)發(fā)電機組的實際工況，充分考慮機組、電廠和電網(wǎng)的各種約束條件，通過控制機組無功來實現(xiàn)電壓目標(biāo)的閉環(huán)控制。下位機輸出控制信號，通過DCS間接控制AVR系統(tǒng)來控制增減勵磁。圖4-1 發(fā)電廠AVC子站控制框圖4.2.2上海銥控電力科技有限公司AVC裝置的介紹4.2.2.1原理銥控發(fā)電廠自動調(diào)壓裝置以發(fā)電廠高壓母線電壓或總無功功率為控制目標(biāo)，通過調(diào)節(jié)各發(fā)電機無功功率來實現(xiàn)電壓控制。設(shè)備的特點之一，是在調(diào)節(jié)過程中，充分考慮了發(fā)電機的各種極限指標(biāo)，使控制過程中保證發(fā)電機在合格的參數(shù)下安全、穩(wěn)定運行。例如用當(dāng)?shù)卦O(shè)置的電壓曲線，或遠(yuǎn)方發(fā)來的電壓目標(biāo)值，如果將使機端電壓低到廠用電電壓太低

52、，則用這種方法制成的裝置會自動限制調(diào)整到保證廠用電正常的狀態(tài)。又如當(dāng)電壓目標(biāo)值使功率因數(shù)進(jìn)相而引起功角過大，有可能影響機組穩(wěn)定運行時，用這種方法制成的裝置也會自動限制調(diào)整在允許的功角限制內(nèi)，其它如定子電流、轉(zhuǎn)子電流等都不會越限。因此，不論是當(dāng)?shù)卦O(shè)置的電壓或無功曲線，或遠(yuǎn)方發(fā)來的電壓或無功值，用這種方法制作的裝置不但能實際執(zhí)行，而且能充分考慮發(fā)電機安全穩(wěn)定運行要求。4.2.2.2作用銥控發(fā)電廠自動調(diào)壓裝置以工業(yè)計算機和可編程控制器（PLC）為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)，軟件模塊化組合，根據(jù)各種運行方式，自適應(yīng)跟蹤調(diào)整。該裝置是電網(wǎng)AVC系統(tǒng)或區(qū)域無功系統(tǒng)的電廠側(cè)控制單元，通過協(xié)調(diào)控制每臺發(fā)電機的無功進(jìn)而實現(xiàn)對高壓母線的控制。配合AVC主站或區(qū)域無功系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)對電網(wǎng)的電壓自動控制和無功優(yōu)化，降低網(wǎng)損，提高電能質(zhì)量。其接收AVC主站的系統(tǒng)電壓給定，以發(fā)電廠出口電壓為控制目標(biāo)，經(jīng)無功優(yōu)化分配后，替代人工對AVR進(jìn)行無功目標(biāo)給定。4.2.2.3特點銥控的AVC設(shè)備是以每臺機組為單位來實現(xiàn)閉環(huán)控制的，每個控制單元（下位機）都具有獨立的數(shù)據(jù)采集、控制和保護(hù)等功能，也就是說，上位機將算好的無功指令及必要的過程控制參數(shù)下