中小型水電站AVC系統(tǒng)設(shè)計

中小型水電站AVC系統(tǒng)設(shè)計摘要電壓質(zhì)量是衡量電能質(zhì)量的主要指標之一，遠程監(jiān)控中心或監(jiān)控機，通過互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)實時采集、監(jiān)控各水電站的各現(xiàn)場實控網(wǎng)（如發(fā)電機實控網(wǎng)、輸配電實控網(wǎng)、水位監(jiān)控實控網(wǎng)、直流電源實控網(wǎng)）中的參數(shù)，并進行數(shù)據(jù)處理和保存，由監(jiān)控中心進行動態(tài)監(jiān)管，及時掌握各被監(jiān)控水電站的各發(fā)電機組、輸配電設(shè)備情況，是水電站安全運行和經(jīng)濟運行的必要工具。本文介紹了大渡河沙灣水電站AVC系統(tǒng)的功能特點、調(diào)節(jié)模式、控制模式、AVC系統(tǒng)無功分配值計算、無功分配原則及AVC系統(tǒng)安全約束條件,以及閉環(huán)試驗的結(jié)果和分析。關(guān)鍵詞：中小型水電站AVC系統(tǒng)設(shè)計 AbstractVoltagequalityisoneofthemainindicatorstomeasurepowerquality,remotemonitoringcenterormonitoringmachine,throughtheInternet,on-sitenetworkreal-timecollection,monitoringthevarioushydropowerstationsinthefieldoftherealcontrolnetwork(suchasthegeneratorrealcontrolnetwork,transmissionanddistributioncontrolnetwork,waterlevelmonitoringoftherealcontrolnetwork,DCPowerControlNetwork)intheparameters,anddataprocessingandpreservation,Itisanecessarytoolforthesafeoperationandeconomicoperationofthehydropowerstationtocontrolthedynamiccontrolofeachgeneratorsetandtransmissionanddistributionequipmentinthemonitoringcenter.Thispaperintroducesthefunctionalcharacteristics,regulationmode,controlmode,reactivedistributionvaluecalculation,reactivepowerdistributionprincipleandAVCsystemsecurityconstraintconditionofAVCsystemoftheDaduhydropowerstation,andtheresultsandanalysisofclosedlooptest.Keywords:AVCsystemdesignofmediumandSmall-sizedhydropowerstation 目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1緒論 11.1研究背景 11.2研究意義 11.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.4小結(jié) 32AVC功能總體設(shè)計背景及原則 33無功分配方式 64電廠AVC子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置 75安全策略 86信息交互 96.1AVC子站采集信息（遙測、遙信） 96.2通信接口 106.3小結(jié) 107結(jié)語 11參考文獻 13致謝 161緒論1.1研究背景近年隨著整個水電自動化技術(shù)的提高以及通訊技術(shù)的提高，也隨著水電站無人值班（少人值班）和狀態(tài)檢修工作的不斷深入開展，對水電站自動化水平也要求也越來越高。水電站監(jiān)控系統(tǒng)也必須適應(yīng)新的形勢需要，發(fā)展成為一個集計算機、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開放的軟件平臺和強大的應(yīng)用系統(tǒng)，不僅可以完成對單個水電站，還要進一步實現(xiàn)對梯級、流域甚至跨流域的水電站群的經(jīng)濟運行和安全監(jiān)控。1.2研究意義本系統(tǒng)是一種小水電站完全無人值班綜合自動化控制系統(tǒng)，采用分層、分布式，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，整個系統(tǒng)分現(xiàn)場實控網(wǎng)（也稱現(xiàn)地控制單元或現(xiàn)場總線）、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)、基于互聯(lián)網(wǎng)遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，采用自主研發(fā)的硬件模塊和軟件平臺，完成水電站測控、同期、交流量采集、勵磁、調(diào)速、保護、輸配電、直流電源系統(tǒng)、水位（水庫、前池、尾水的水位）等現(xiàn)場監(jiān)控操作、遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控操作。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀20年代，美國等歐美國家的水電站建設(shè)中就已經(jīng)出現(xiàn)了水電自動化。發(fā)展到了40年代就開始在水電運行方面增加中控室和機組旁邊值班的方式；到50年代，無人值班開始實現(xiàn)，開始由上級調(diào)度遙控。計算機技術(shù)的發(fā)展也使得水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)進入發(fā)展階段。自動化監(jiān)控將是今后水電自動化發(fā)展的方向。我國的水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展跟歐美國家比還是有很大的差距。但是隨著國家電力改革的推進，水資源作為清潔的可再生的能源開始被重視，水電行業(yè)開始發(fā)揮重要作用?！盁o人值班，少人值守”也成為了我國新時期的水電站發(fā)展目標。我國的水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)也開始進入快速發(fā)展時期。在“十五”規(guī)劃期間，我國進行了小型水電站的現(xiàn)代化建設(shè)，完成超過一半的電網(wǎng)功能升級改造。擁有高度自動化程度的、安全可靠的性能的自動化監(jiān)控系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢。水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢，對于小水電運行可以有效地提高水電站和現(xiàn)場設(shè)備的可靠性，準確性的運作效率，提高電能質(zhì)量，減少工作崗位上工作人員的工作量。1.3.1國內(nèi)水電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向（1）無人值班（少人值守）為目標的綜合自動化系統(tǒng)將迅速發(fā)展實現(xiàn)無人值班（少人值守）的迫切任務(wù)已提上了日程。在水電廠實施新一代計算機監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)無人值班的必要條件，而無人值班的要求又對計算機監(jiān)控系統(tǒng)提出了更加深入、事故處理原則，計算機監(jiān)控系統(tǒng)與保護設(shè)備的一體化要求等，這些都將給計算機監(jiān)控系統(tǒng)帶來新的課題。（2）人工智能專家系統(tǒng)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將漸趨成熟。（3）多媒體技術(shù)在水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將更加廣泛。（4）面向?qū)ο蠹夹g(shù)的運用，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)時只關(guān)注其本質(zhì)的特征，運行人員面對的是他們熟悉的設(shè)備對象（發(fā)電機、變壓器、開關(guān)等符號），打開這些對象可以看到相關(guān)的數(shù)據(jù)，如與發(fā)電機有關(guān)的參數(shù)有機組轉(zhuǎn)速、機端電壓、有功功率、無功功率等。（5）功能強大的組態(tài)工具，用戶無需對操作系統(tǒng)命令深入了解，也不需要復雜的編程技巧，不論是在UNIX系統(tǒng)上還是在Windows平臺上，都可通過組態(tài)界面十分方便地完成數(shù)據(jù)庫測點、對象、LCU的各種模件、處理算法、通信端口和通訊協(xié)議的定義，以及順序控制流程生成、監(jiān)測、加載等各種功能的應(yīng)用定義以及維護，既快捷方便，又避免了使用編輯程序難免產(chǎn)生的錯誤，真正體現(xiàn)主系統(tǒng)服務(wù)的面向?qū)ο?、可靠、開放、友好、可擴展和透明化。這樣采用分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，集成所有的監(jiān)控功能，為廠站自動化提供完整的有效信息，從而更好地為電站生產(chǎn)和管理服務(wù)，全面提高自動化運行和管理水平，提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，并有助于提高電網(wǎng)的自動化運行水平和經(jīng)濟水平。因此，使用全分布開放式計算機監(jiān)控系統(tǒng)將是中國水電站監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展方向。1.3.2國外水電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向國外發(fā)達國家的水電計算機控制起步較早，技術(shù)領(lǐng)先，目前發(fā)達國家已經(jīng)普遍實現(xiàn)了水電站自動化，水電站集中控制，自動經(jīng)濟運行，水情信息測報，水電站的安全經(jīng)濟運行達到了很高的水平，運行可靠，普遍達到了少人或無人值班。目前國外電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)多采用國際上流行的分布式開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)軟件為多任務(wù)實時操作系統(tǒng)，從而保證監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性、易擴性和可靠性，使其充分發(fā)揮集測量、控制、保護、通信綜合自動化的作用。對于大型電廠的計算機控制系統(tǒng)，各國都做了大量的研究工作。目前各國在電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)方面多采用分層分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)是把電廠的各項功能，按分層分布處理的原則由功能模塊和接口模塊所組成計算機分布系統(tǒng)，整個系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，合理分工，最佳運行，這種分布開放式系統(tǒng)完全滿足高效率、高利用率、最大靈活性、良好的兼容性以及安全可靠和抗干擾能力強的要求。1.4小結(jié)項目創(chuàng)新性采用多信道接入的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效解決發(fā)電機現(xiàn)場完全無人值班，遠程開、停機和監(jiān)控發(fā)電機運行狀態(tài)、以及管理水電站的技術(shù)難題。項目創(chuàng)造性地采用嵌入式終端顯控儀（專利號：）作為人機交流的監(jiān)控機，嵌入式終端顯控儀仿傳統(tǒng)屏柜界面，解決了農(nóng)村小水電站因運行人員因文化素質(zhì)低，不懂電腦操作，怕電腦，又要實現(xiàn)電站完全無人值班的問題。2AVC功能總體設(shè)計背景及原則2.1水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的組成計算機在水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的作用有很多種，根據(jù)其不同的作用，可以劃分成不同的模式，主要有三種，其結(jié)構(gòu)模式與特點如下。水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的模式：(1)由計算機進行輔助監(jiān)控的系統(tǒng)（CASC）這種模式的系統(tǒng)由常規(guī)的自動化裝置完成主要操作，自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能僅限于運行監(jiān)視、數(shù)據(jù)的采集和處理、記錄、打表等。這種模式的系統(tǒng)即使在運行中自動化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生了故障，其他常規(guī)自動化裝置仍然可以滿足水電站的發(fā)電要求。(2)由計算機進行主要控制基礎(chǔ)的系統(tǒng)（CBSC）這種模式的系統(tǒng)由自動化監(jiān)控裝置完成主要操作，沒有常規(guī)自動化裝置或僅保留部分現(xiàn)地裝置用來備用保護。這種對計算機有著高要求，一旦計算機自動化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障，水電站將失去發(fā)電能力。(3)由計算機和常規(guī)的控制裝置雙重配置的監(jiān)控系統(tǒng)（CCSC）這種模式的系統(tǒng)由常規(guī)的自動化裝置和計算機自動化監(jiān)控裝置同時完成主要操作，互相為備用，這樣的系統(tǒng)提高了運行的穩(wěn)定性和可靠性，成為日后水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。2.2水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)有三種控制模式：(1)集中式的自動化監(jiān)控系統(tǒng)集中式的自動化監(jiān)控系統(tǒng)由一直兩臺計算機對水電站進行監(jiān)控。因為計算機需要處理水電站所有的信息，操作指令全部由計算機發(fā)出，所以當計算機出現(xiàn)故障不能使用的時候，整個水電站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)生癱瘓。再由于計算機需要連接的電纜過多，傳輸?shù)倪^程中容易受到電磁干擾，可動化監(jiān)控系統(tǒng)進入發(fā)展階段。自動化監(jiān)控將是今后水電自動化發(fā)展的方向。我國的水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展跟歐美國家比還是有很大的差距。但是隨著國家電力改革的推進，水資源作為清潔的可再生的能源開始被重視，水電行業(yè)開始發(fā)揮重要作用。“無人值班，少人值守”也成為了我國新時期的水電站發(fā)展目標。我國的水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)也開始進入快速發(fā)展時期。在“十五”規(guī)劃期間，我國進行了小型水電站的現(xiàn)代化建設(shè)，完成超過一半的電網(wǎng)功能升級改造。擁有高度自動化程度的、安全可靠的性能的自動化監(jiān)控系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢。水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢，對于小水電運行可以有效地提高水電站和現(xiàn)場設(shè)備的可靠性，準確性的運作效率，提高電能質(zhì)量，減少工作崗位上工作人員的工作量。2.3AVC功能設(shè)計背景沙灣水電站裝機規(guī)模為480MW，采用擴大單元接線接線方式，配置2臺主變壓器，以220kV電壓等級并入貴州電網(wǎng)，電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)由上位機系統(tǒng)（含工程師站、操作員站、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、調(diào)度通信工作站等硬件設(shè)備以及H9000監(jiān)控軟件）、現(xiàn)地7套機組現(xiàn)地控制裝置(siemensS7-414H系列PLC）、5套廠用/公用現(xiàn)地控制裝置、1套開關(guān)站現(xiàn)地控制裝置以及1套閘門現(xiàn)地控制裝置等組成，電站AGC/AVC集成在計算機監(jiān)控系統(tǒng)H9000上位機軟件中。電站自動調(diào)壓裝置采用東方電機控制設(shè)備有限公司生產(chǎn)GES-3320型勵磁系統(tǒng)。每臺機組配置1個調(diào)節(jié)柜、3個功率柜、1個滅磁電阻柜、1個滅磁開關(guān)柜，實現(xiàn)PSS、電壓自動調(diào)節(jié)等功能，并接受來自監(jiān)控系統(tǒng)的增減磁命令。目前，機組勵磁系統(tǒng)運行正常，PSS功能正常投運。AVC以母線電壓為調(diào)節(jié)目標。沙灣水電站自動電壓控制AVC功能提供兩種控制模式：第一種是全廠控制模式，在全廠控制模式下，沙灣水電站AVC子站系統(tǒng)接收省調(diào)AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的全廠控制目標和全廠無功范圍約束。AVC軟件按照控制策略合理分配給電廠AVC可控制的每臺發(fā)電機組，調(diào)節(jié)發(fā)電機無功出力，在全廠無功約束范圍下，220kV高壓母線電壓達到全廠目標控制值，實現(xiàn)全廠多機組的電壓無功自動控制。第二種為單機控制模式，AVC子站系統(tǒng)直接接收AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的每臺機組的無功出力控制目標值，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機無功出力，最終使各機組無功出力達到目標值?？刂品绞接挟?shù)乜刂坪瓦h方控制。自動電壓控制采用下列方式運行：（1）母線電壓曲線方式在該方式運行時，AVC自動檢測母線電壓是否在相應(yīng)時段的母線電壓上限、下限值范圍內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)超出則通過調(diào)節(jié)全廠無功功率，使電站高壓母線電壓維持在該時段母線電壓上限、下限值范圍內(nèi)。（2）給定母線電壓控制方式在該方式運行時，AVC根據(jù)運行人員給定的母線電壓目標值，調(diào)節(jié)機組無功功率，使電站高壓母線電壓維持在給定的死區(qū)范圍內(nèi)。上述兩種控制方式可由運行人員通過計算機系統(tǒng)人機接口設(shè)備在AVC控制畫面上進行切換，通過調(diào)用相應(yīng)的畫面，運行人員也可隨時修改母線電壓曲線。在每天的零點，AVC自動將明日電壓曲線輸入到今日電壓曲線。AVC周期監(jiān)視母線電壓，一旦母線電壓超出允許范圍（死區(qū)），即根據(jù)設(shè)置的母線電壓～無功調(diào)差系數(shù)計算出所需增減的全廠無功值，然后根據(jù)新的全廠無功值在發(fā)電運行的AVC可控機組間分配，分配準則：為按機組容量比例在各AVC成組可控機組中進行無功分配，同時參照機組P-Q運行圖、設(shè)置的機組無功限值及相關(guān)約束條件。當AVC控制方式為“投入”時，AVC用機組無功功率調(diào)節(jié)命令通過網(wǎng)絡(luò)通訊將分配結(jié)果自動發(fā)給各AVC成組可控機組現(xiàn)地控制裝置(LCU)，由LCU無功功率調(diào)節(jié)軟件根據(jù)設(shè)置的無功調(diào)節(jié)參數(shù)，計算出調(diào)節(jié)脈寬對勵磁裝置AVR進行自適應(yīng)控制，直至達到給定的無功功率目標值。若母線電壓仍未恢復正常，AVC再根據(jù)當前母線電壓偏差值及設(shè)置的母線電壓～無功調(diào)差系數(shù)重新計算出所需增減的全廠無功值，在各AVC成組可控發(fā)電運行的機組間進行新一輪分配，直至母線電壓恢復正常或全廠無功功率分配完。當AVC控制方式為“開環(huán)”時，AVC將閉鎖控制命令輸出，但仍進行全廠AVC無功計算分配，其結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫無功優(yōu)化分配區(qū)，運行人員可通過AVC控制畫面查看分配結(jié)果，實現(xiàn)開環(huán)指導。運行人員可通過人機界面整定或修改母線電壓的調(diào)節(jié)死區(qū)、調(diào)壓系數(shù)、機組無功上下限，以適應(yīng)機組調(diào)節(jié)特性的變化。AVC功能可由運行人員隨時無擾動投入或退出。各機組也可由運行人員隨時設(shè)置為無功成組或無功單機。當AVC功能開始執(zhí)行或因故退出執(zhí)行時均有相應(yīng)的報警信息發(fā)出，用于提示運行人員。另外，當母線電壓越限而AVC無法完成調(diào)節(jié)時（如無成組可控機組或成組可控機組無功已到限值），AVC也會發(fā)出調(diào)壓任務(wù)無法完成的報警信息。3無功分配方式AVC是依靠機組無功功率調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對母線電壓的調(diào)節(jié)的，即“目標總無功功率=當前總無功功率+電壓調(diào)差系數(shù)*（目標電壓-當前電壓）”對目標無功功率，應(yīng)在當前可用的無功成組機組間進行分配，當前較為常用的無功分配方式有機組間按容量比例分配和等功率因數(shù)分配兩種方式，當同一母線上所有機組均無功成組時（如有未成組的機組，則在計算總有功/無功時不包括此機組）。（1）無功容量比例分配原則，注：：參加AVC的機組數(shù)QUOTE：參加AVC的第i臺機組的最大無功容量。QUOTE：參加AVC機組的最大無功容量之和。：AVC分配到第i臺參加AVC機組的無功。（2）等功率因數(shù)原則，注：：參加AVC的機組數(shù)。：參加AVC的第i臺機組的當前有功實發(fā)值。：參加AVC機組的當前有功實發(fā)值之和。QUOTE：AVC分配到第i臺參加AVC機組的無功。不參加AVC機組，AVC分配值跟蹤實發(fā)值，但此值只供顯示，并不實際作用于該機組。母線電壓與給定電壓值在電壓死區(qū)內(nèi)，AVC分配值跟蹤實發(fā)值。AVC將同時具有這兩種分配方式，并可由操作人員自由選擇使用哪種方式進行計算。4電廠AVC子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置4.1自動化監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)4.1.1進行監(jiān)控小型水電站的工作狀態(tài)分為運行狀態(tài)、停機狀態(tài)，除了發(fā)生事故和停機之外，水電站一直處在運行狀態(tài)，設(shè)備的運行參數(shù)也在不停的更新中，計算機自動化監(jiān)控系統(tǒng)實時對這些數(shù)據(jù)記性收集分析。當某個設(shè)備的運行參數(shù)發(fā)生變化，超出了安全運行范圍，監(jiān)控系統(tǒng)將會收集到信號，采取相應(yīng)的處理方法并記錄。便于水電站運行維護人員及時、準確、可靠地處理事故。4.1.2實現(xiàn)機組現(xiàn)地控制單元LCU的自動控制水電站通過機組現(xiàn)地控制單元LCU可以自動的對機組實現(xiàn)各個工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。比如機組自動啟動至空載，空載轉(zhuǎn)停機，自動同期并網(wǎng)，自動解列，機組的頻率和有功功率的控制，機組的電壓和無功功率的控制。在系統(tǒng)的電壓和無功功率發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠自動的調(diào)整勵磁。還可以根據(jù)流量和水位自動改變閘門高度。4.1.3自動對事故進行處理由于水電站運行設(shè)備多，設(shè)備情況也都不一樣，在運行過程中有可能會發(fā)生事故，這就要求自動化監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速的對故障發(fā)生的原因和故障發(fā)生的設(shè)備做出準確的判斷，并警告運行人員進行處理，恢復水電站發(fā)電系統(tǒng)迅速的回到正常的工作狀態(tài)下，防止發(fā)生更加嚴重的事故。自動化控制系統(tǒng)能夠幫助運行人員盡快地發(fā)現(xiàn)并處理事故，為水電站的安全運行提供保障。省調(diào)AVC主站與沙灣水電站AVC子站系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)示意見下圖所示。5安全策略5.1機組增磁閉鎖條件在加無功升壓的過程中，如機組機端電壓、勵磁電流、實發(fā)無功、相應(yīng)廠用母線電壓、定子電流（滯相運行）越高閉鎖值，即停止該機組的加無功升壓作業(yè)，僅允許往相反方向調(diào)節(jié)。且當所有機組都達到加勵磁約束條件之一時，將增無功閉鎖信號發(fā)送給省調(diào)。5.2機組減磁閉鎖條件在減無功的過程中，如機組機端電壓、實發(fā)無功、相應(yīng)廠用母線電壓、轉(zhuǎn)子電流越低閉鎖值，定子電流越高閉鎖值（進相運行），即停止該機組的減無功作業(yè)，僅允許往相反方向調(diào)節(jié)。且當所有機組都達到減勵磁約束條件之一時，將減無功閉鎖信號發(fā)送給省調(diào)。5.3單機AVC條件不滿足退出以下條件為機組運行中可能突然出現(xiàn)的異常、故障、事故情況，當這些情況任意之一發(fā)生時，機組退出AVC功能，以保障設(shè)備安全。（1）機組出口斷路器分閘；（2）勵磁系統(tǒng)現(xiàn)地控制模式或機組LCU現(xiàn)地模式；（3）勵磁故障；（4）大于一個功率柜退出；（5）下位機故障或通訊故障；（6）機組增減磁同時閉鎖；（7）機端電壓、有功采樣故障或突變。5.4全站AVC異常退出以下條件為機組運行中可能突然出現(xiàn)的異常、故障、事故情況，當這些情況任意之一發(fā)生時，全站退出AVC功能，以保障設(shè)備安全。（1）繼電保護或是安控裝置動作；（2）機組無功突變或是無功變送器故障（采樣值質(zhì)量位故障）；（3）機組強勵動作；（4）2臺AVC應(yīng)用程序服務(wù)器同時故障或退出運行；（5）220KV母線電壓突變、波動越限、采樣故障；（6）監(jiān)控系統(tǒng)雙網(wǎng)同時故障；（7）未閉鎖的情況下長時間調(diào)整不到目標值。6信息交互6.1AVC子站采集信息（遙測、遙信）沙灣水電站AVC子站根據(jù)AVC主站控制模式的不同，接收主站下發(fā)的母線電壓目標值或無功目標值，并進行閉環(huán)跟蹤控制。同時具有對全廠的母線電壓控制方式和對單機的無功給定控制方式，即可接受省調(diào)母線電壓值和單機的無功值的遙調(diào)控制。同省調(diào)自動化系統(tǒng)通過2路IEC104規(guī)約和1路IEC101通信，依照《貴州電網(wǎng)自動電壓控制（AVC）主站及子站互聯(lián)接口規(guī)范》要求和沙灣水電站的實際情況制定。從子站向主站傳輸?shù)男畔ⅲ刂茍?zhí)行以及對子站控制過程監(jiān)視與安全校核等內(nèi)容，從主站下發(fā)到電廠子站的信息，以高壓側(cè)母線電壓為主。6.2通信接口6.2.1AVC子站與AVC主站通信接口電站AVC子站通過電廠遠動裝置（通信工作站）利用遠動通道與AVC主站進行通信，上傳AVC子站信息及接收AVC主站下發(fā)的遙控遙調(diào)命令。遠動裝置（通信工作站）與主站的通訊采用網(wǎng)絡(luò)和/或?qū)＞€方式，通信規(guī)約采用SC1801、DL/T634.5.104-2002等部頒規(guī)約并遵循電網(wǎng)的相應(yīng)實施細則。6.2.2AVC子站與LCU的接口選擇電站AVC子站系統(tǒng)的控制命令通過現(xiàn)地控制單元LCU與勵磁調(diào)節(jié)器AVR接口，利用電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的機組無功調(diào)節(jié)回路實現(xiàn)。沙灣水電站目前能實現(xiàn)的接口方式開關(guān)量方式、模擬量方式和通信方式。采用開關(guān)量調(diào)節(jié)方式，機組無功閉環(huán)控制在LCU中實現(xiàn)。此方式實際運用中優(yōu)點是勵磁控制模式不受影響，原有監(jiān)控系統(tǒng)與勵磁之間的控制方式不變，缺點是機組LCU無功調(diào)節(jié)時間長，且容易超調(diào)且波動大。采用模擬量控制方式，則機組無功閉環(huán)控制在勵磁系統(tǒng)中實現(xiàn)，優(yōu)點是無功控制精確，調(diào)節(jié)時間短，缺點是模擬量控制可能受到干擾，且由于勵磁系統(tǒng)工作在無功閉環(huán)控制模式，存在一定的安全性問題。通訊方式則采用MODBUS規(guī)約串口通訊方式，實際運用中有延時且不可靠暫不考慮。綜合幾種情況，沙灣電站選用了開關(guān)量方式調(diào)節(jié)并設(shè)置防止因控制信號輸出繼電器接點粘死而導致誤控的措施，調(diào)節(jié)效果良好。6.3小結(jié)沙灣水電站于2014年06月17日與省調(diào)AVC進行聯(lián)合調(diào)試試驗。試驗主要內(nèi)容為等無功容量分配模式下的機組開環(huán)/閉環(huán)試驗（包括受控機組AGC投入情況）以及相關(guān)安全策略試驗。調(diào)試時，退出全站AGC功能。通過完善AVC程序，優(yōu)化AVC參數(shù)，不斷進行各功能、各級測試，AVC各項性能已滿足各項質(zhì)量要求并順利進入試運行。從實際運用的效果看符合省調(diào)相關(guān)質(zhì)量標準，采取的控制策略滿足了調(diào)度和電站對于AVC的功能要求，使母線電壓維持在給定值0.4KV之內(nèi)。但是需要注意的是運用中無論AVC采用何種無功分配原則，有功變化都會使得無功重新分配。因此，如果AGC同時投入運行，就必須考慮AGC的影響，尤其是針對沙灣水電站振動區(qū)大，調(diào)節(jié)頻繁的水電機組，要綜合分析比較，合理采取無功分配策略和機組無功閉環(huán)實現(xiàn)方式、調(diào)節(jié)方式，否則無法穩(wěn)定運行。其次對于像沙灣水電站這樣的擴大單元接線的機組，單一投入同一單元的一臺機組AVC功能，在調(diào)整無功功率的過程中另外一臺機組會向相反的方向調(diào)節(jié)。因此必須在安全約束條件中注意增加避免出現(xiàn)“無功環(huán)流”現(xiàn)象的條件。AVC的功能要由勵磁調(diào)節(jié)器實現(xiàn)，而勵磁系統(tǒng)固有的特性和一些功能也會影響到AVC的效果，這就是調(diào)差環(huán)節(jié)、PSS反調(diào)以及低勵限制。AVC控制是水電廠穩(wěn)定經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，也是電站實現(xiàn)“無人值班、少人值守”的前提條件。但是實際運行中，有許多問題需要解決，且每個電站的特點不一樣，AVC需要根據(jù)各電廠的運行情況探索出最適合的程序和方案，以滿足電站穩(wěn)定經(jīng)濟運行的要求。7結(jié)語隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，原有無功電壓人工手動調(diào)整控制手段已不能滿足電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運行的要求，需要采用全網(wǎng)一體化的自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）進行全網(wǎng)無功電壓優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，以降低網(wǎng)損、提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定水平和電壓質(zhì)量。水電廠自動電壓控制（AVC)是按照預(yù)定條件和要求自動控制水電廠母線電壓或全電廠無功功率的技術(shù)。水力發(fā)電廠可以通過快速調(diào)節(jié)電廠的無功功率使母線電壓穩(wěn)定在一個合理的范圍，從而達到提高電能質(zhì)量的目的。沙灣水電站AVC功能在監(jiān)控系統(tǒng)上位機系統(tǒng)中集成實現(xiàn)。AVC軟件包運行在雙機配置的應(yīng)用服務(wù)器中，目前電廠AGC軟件包已經(jīng)運行在應(yīng)用服務(wù)器中。雙機配置的應(yīng)用服務(wù)器是主備運行方式工作，雙應(yīng)用服務(wù)器無擾動切換，只有主應(yīng)用服務(wù)器能發(fā)出控制命令。同省調(diào)通信目前2路IEC104規(guī)約通信和1路101規(guī)約通信。IEC104規(guī)約通信通道電站側(cè)是雙通信服務(wù)器配置。2010年2月9日，沙灣水電站4臺機組全部投運以來運行穩(wěn)定，已具備AVC調(diào)試條件。水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)隨著電力行業(yè)和計算機行業(yè)的進步而逐漸發(fā)展，日新月異的技術(shù)也推動著計算機監(jiān)控系統(tǒng)繼續(xù)向前邁進。隨著模式識別、大數(shù)據(jù)、云平臺、虛擬化技術(shù)以及通信技術(shù)的進一步發(fā)展，計算機監(jiān)控系統(tǒng)會更加完善和趨于智能。此次的計算機監(jiān)控改造工作只是一個開端，之后還會發(fā)現(xiàn)更多需要改進和研究的地方。參考文獻[1]王巖.觀音巖水電站調(diào)度自動化研究與分析[J].通信電源技術(shù)，2017，34（04）：257-258.[2]高一平，凌勝軍.大峽水電站AVC的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化應(yīng)用，2017（06）：106-107+145.[3]熊顯丕.小型水電站技術(shù)改造措施研究[J/OL].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)[2018-05-18]./10.19474/ki.10-1156/f.000486.[4]邵興志，李赟，郭思喆.小水電并網(wǎng)后對縣級電網(wǎng)的影響[J].農(nóng)村電氣化，2017（01）：42-45.[5]李世昌，錢力，張坤.張河灣蓄能電廠AVC子站建設(shè)必要性及其應(yīng)用設(shè)計[J].水電站機電技術(shù)，2016，39（12）：29-31.[6]白永福，程志峰，秦會會.拉西瓦水電站AVC調(diào)節(jié)分析與策略優(yōu)化[J].青海電力，2016，35（03）：21-23+28.[7]李正家.帶阻抗自適應(yīng)的AVC控制策略在大型水電站的應(yīng)用[J].水電與抽水蓄能，2016，2（04）：71-75.[8]顏現(xiàn)波，馮迅，龔傳利.四川沙灣水電站自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].水電站機電技術(shù)，2016，39（06）：24-25+29.[9]席光慶，周瑜，李陽陽，武法磊，周琪，周勝偉，簡振遠，宋永恒.二灘水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造幾起典型故障分析[J].長江科學院院報，2016，33（02）：123-127.[10]陸江，李陽，肖少華，譚敏，韓傳家，曾江.某地區(qū)電網(wǎng)電壓/無功現(xiàn)狀分析及改進建議[J].電力電容器與無功補償，2015，36（06）：1-5+9.[11]張強.贊比亞伊泰茲水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)介紹[J].水電廠自動化，2015，36（04）：17-20.[12]何照.流域梯級小型水電站群集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實踐[J].水電站機電技術(shù)，2015，38（08）：84-87.[13]賀潔.水電站AdvantOCS系統(tǒng)改造實施方法探討[J].水電廠自動化，2015，36（03）：8-12.[14]吳長洪.水電站集控運行安全風險分析及應(yīng)對措施[J].水電廠自動化，2015，36（03）：35-37.[15]孫振.巨型水電站孤島試驗期間AVC電壓波動的解決[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2015，39（02）：75-79.[16]張強.贊比亞KARIBA水電站擴機計算機監(jiān)控系統(tǒng)介紹[J].水電廠自動化，2014，35（04）：10