电厂的电压无功控制策略和实现方式

1电厂的电压无功控制策略和实现方式邱军，梁才浩〔华中科技大学，武汉430074〕摘要：阐述了电厂电压无功控制的手段、目标、策略和实现方式；分析了约束条件；比拟了目前几种主要的电压无功控制实现方式。提出了一种新型的具有独立输入系统的电压无功控制实现方式，该方式具有很高的实用价值。

关键词：电厂；电压；无功；励磁调节器；计算机监控系统

StrategiesandImplementationModesofVoltageand

ReactivePowerControlforPowerPlantQIUJun，LIANGCai－hao〔CollegeofElectrical＆ElectronicEngineering，HuazhongUniversityofScience＆Technology，Wuhan430074，China〕

Abstract：Themeansandobjectsofvoltageandreactivepowercontrolforpowerplant，aswellasthestrategiesandimplementationmodesarediscussed，andanalysessomerestrictedconditions．Severalcurrentvoltage／varcontrolimplementationmodesarealsocompared．Furthermoreanewvoltage／varcontrolmodeofindependentedinputsystemisproposed．Itisbelieveditwillhavehighappliedvalue．

Keywords：powerplant；voltage；reactivepower；excitationregulator；computermonitoringsystem

1引言电压是衡量电能质量的重要指标，电压的运行水平与无功功率的平衡密切相关。为了确保系统的运行电压具有正常水平，系统必须拥有足够的无功电源来满足系统负荷和网络对无功功率的需求以及补偿无功功率的损耗。发电机是系统的主要无功电源，因此电厂电压无功控制已成为保证电压质量和无功平衡，提高电网可靠性和经济性必不可少的措施。

从控制手段上讲，电厂的电压无功控制主要通过励磁调节器改变发电机的励磁电流，改变无功功率的分布。从发电机无功出力的约束条件上讲，主要有5个方面：〔1〕各发电机组定子绕组容许电流；〔2〕各发电机组转子绕组容许电流；〔3〕正常运行时机端电压容许的上下限值；〔4〕机组并联运行时静态稳定性；〔5〕在线各机组当前允许发出的无功上下限值。从控制目标上讲，主要有3个方面：〔1〕维持发电机的机端电压或高压母线电压为设定值；〔2〕最优分配受控机组之间的无功功率；〔3〕降低厂内网络功率损耗。

目前，我国电厂原有的主要靠人工手动调节的电压无功控制方法已不能适应电力系统开展的要求，需要有新的控制方法和方式。

2电压无功的控制策略电厂的电压无功控制通过发电机励磁控制实现，通过调节励磁调节器改变发电机的励磁电流，改变发电机的无功出力，维持电压稳定。基于对电厂励磁调节器励磁电流的调节，国内外提出了一些自动控制方法，较典型的有以下几种。

2．1直接给定励磁调节器的设定值

根据电压曲线或运行经验给定励磁调节器的电压设定值，使机端电压维持在设定值。通过单一的励磁调节装置，检测发电机的实际端电压与设定值偏差，将此偏差信号输入发电机的励磁调节器，调节发电机的励磁电流，控制机端电压为设定值。这种方法接线简单，操作方便，易行，投资小，但没有考虑机组间的协调，不能把电站的总无功功率最优分配给各运行机组，只能实现每台机组各自的无功调节。控制原理如图1所示。宾恳为了区克服月这些巴缺乏虾，进钞一步疗增强田电力嘱系统骑稳定遮性，秃近年唱来研至究开躬发了钓多种党励磁舟系统久附加侄控制夹器，梨其功突能由桶软件芳或硬全件〔立独立哄装置允〕实鸡现，肿即自银动电尾压控雄制〔灰AV取C〕伪实现老。其饥中，堵有高别压侧抄电压池控制阳器〔殊HS牺VC墓〕，碧利用开高压撞侧电说压作碗为反奉馈信泊号的茶电力锅系统昂电压扰调节决器〔耽PS会VR洪〕等词。它虫们与墨励磁迷调节碎器共栽同控风制电羞厂的环电压团无功中。本势文把棒励磁辱系统亲附加滔控制碧器统注称为液AV邻C。

丈2．昂2荡高压态母线步侧电全压信固号引江入控蹄制系虹统

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眠2．汁2．请1轻高压慎母线百电压鹊控制瓦器〔乘HS欲VC牙〕

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丢熊文献虾［3泰］介早绍了凶高压倚侧电稍压控普制器半的基肥本原笨理和宅特性乡，分叹析了阔它在欺增强懂电力财系统阔稳定市性方匆面的某作用椒。通楚过无球功电比流补灵偿函虚数和肚升压冰变压调器分便接头济位置置变化堵引起灭的电起压下就降率证补偿板函数招实现候机端族电压活与母昼线电降压的念函数贵转换勿，为母了改挠善振历荡稳痰定性肤增加止了相息位补院偿函夺数校薪正H卧SV瞒C控成制环巷的相窜应特蜻性。富2．爆2．等2劲利用烧高压豆侧电宣压作禾为反写馈信夕号的础电压旅调节炉器〔竿PS白VR抖〕

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辉薄文献榆［4亮］提淹出了爷一种玉具有宰自辨狼识功拣能的似模糊吵自动伸电压秤控制鸭装置艰，用至于发困电厂扰22寸0设kV果母线静电压腹自动塘控制街。其玉控制晋策略通是根者据母呜线电派压目冠标值牌求发郑电厂上总无罚功功让率目水标值盟，对也于系范统阻平抗采思用自昂学习掏方法泳进行返辨识趴。由仍于引蚀入了烦自辨众识技基术和秘模糊访控制衡技术软，装舰置能朝在按爪电压甲曲线爆或远晚方指景令运差行的瘦同时谊，有蛾效地占控制哄发电浮机的煎运行斧参数萄，使锋发电垦机组鼠工作步在额骂定范鸭围内礼。2．3基于模糊控制理论的电压无功调节

模糊控制是模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用控制方法。它根据的控制规那么和数据，由模糊输入量推导出模糊控制输出，主要包括模糊化、模糊推理与模糊判决三局部，善于处理具有不确定和难以用传统非线性控制理论处理的问题。电压无功控制受电力系统时变性、运行条件和网络参数经常变化以及在许多条件下无功负荷不能精确给定，具有很多不确定因素，因此国内很多学者研究电压无功控制引入了模糊控制理论。

文献［5］介绍一种用模糊理论进行无功控制和提高电压平安性的方法。节点电压的越限以及控制设备的控制能力用隶属函数表示，先用模糊集的最小运算得到一个较为灵活的解空间，然后再用模糊集的最大运算得到优化方案，最后根据最优解修正控制变量值，直到所有节点电压值都到达理想的水平为止。该文建立一个简单而有效的无功控制模型，利用灵敏度系数矩阵，通过三层模糊最大和模糊最小运算，得出最正确无功补偿点。

这种模糊控制理论在变电站的电压无功控制中应用较多，但至今尚无成熟的适用于我国电厂的电压无功控制系统。

3电压无功控制〔AVC〕的实现方式

3．1电厂计算机监控系统后台软件AVC

泼慧很多溪发电专厂采馅用计威算机额监控写系统侨与常席规系坟统并竞行运默行的指方式朗。计恨算机坦监控钟系统巾具有打监视学控制工和数哨据采窗集〔皇SC程AD奔A〕臂、最误优控省制等译功能悲，并规具有解完善拍系统卸结构爱和软誓硬件抵配置舍，其梁中现洒地控凑制单凶元〔拴LC剪U〕伯可以熟实现普对各矩生产捆对象侧的监蚀控，见完成斜对现麻场设驼备和炼系统歉信号为的数裕据采做集和病处理让、闭掉环控朗制和念调节两、现波地操科作的车人机触接口献。也亲包括兰对电轨压、庸无功水信号季的采毒集，感因此江添加略相应州的电挨压无糖功控标制模辅块到权计算减机监壁控系悟统软铺件中灯，对滨系统骗采集剥到的轻信息田进行筒计算交、分耳析，年输出恢控制能命令刚给被味控对慰象，旋即可填实现耍AV房C控江制的断目的来。

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怨3．两2例电厂归AV拨C专炉用的羡独立嘉装置

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仙3．命3案新型作AV障C控妻制方说式

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〔2〕发电机的无功出力极限分析。发电机的无功出力是指发电机进相运行时能吸收的最大无功量，从而降低系统的电压。大型发电机采用进相运行方式，可以节省无功和电压的调节设备，充分发挥发电机运行效能，有较大的经济意义，使发电机不仅承当电能生产还能承当系统无功功率和电压调整的任务。因此，提高发电机的进相运行能力，合理地让机组进行深度的电压调节，是发电厂无功电压调整的技术关键和保证。

5结语目前，国内电厂的电压无功控制大局部是通过软件AVC实现的，硬件AVC实现的很少。不管通过软件AVC还是硬件AVC实现，都必须考虑系统运行平安可靠性和经济性。随着自动化和计算机应用的提高，如何开发符合