1000MW火电机组AVC系统控制策略优化

摘

要：神华福能发电有限责任公司500kV系统为3/2接线方式，2台1000MW级超超临界燃煤汽轮发电机组，2回500kV出线。全站AVC系统采用国电南瑞科技的NS3000（V8）软件，当2台机组出力相差较大时，AVC系统给高负荷机组无功功率分配得少，给低负荷机组无功功率分配得多，导致500kV系统母线电压在接近调度下发低限值运行范围时，低负荷机组机端电压偏低，影响厂用电系统安全运行，需对AVC控制调节策略进行优化。关键词：AVC系统；控制策略；无功分配

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厂站自动电压控制系统功能电厂自动电压控制（AutomaticVoltageControl，AVC）系统是电网AVC系统的子系统，它既能实现电网无功优化，显著减少线损，提高电能质量，又能实现电厂的独立控制，以达到厂内降损节能，优化无功出力和改善母线电压水平的目的。通过协调控制每台发电机的无功进相，实现高压母线的电压控制，降低网内无功补偿设备的要求。2

厂站AVC功能实现方式我厂500kV系统设计为2台1000MW级超超临界燃煤汽轮发电机组，机端电压27kV，机组经主变升压后以3/2接线方式接入500kV升压站。AVC站控层采用国电南瑞科技的NS3000（V8）软件，间隔层采用西门子AK1703测控装置。厂站AVC系统接收省调主站下发的500kV母线目标电压指令，经过AVC监控软件计算，并综合考虑系统、设备故障、AVR限制、闭锁条件后，计算出电厂应承担的总无功出力，给出各机组能力范围内的调节方案，通过发电机测控装置发出增减磁信号，经DCS系统的AVR控制物理通道向励磁调节器发出控制信号，通过增减励磁调节器电压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500kV母线电压维持在省调下达的母线电压死区范围内，同时在控制过程中保证发电机在规定的参数范围内安全、稳定运行。3

NS3000自动电压控制系统调节问题在2台机组出力接近时，双机动态闭环运行发现，AVC能合理、经济地分配给每台机组无功功率调节命令；当2台机组出力相差较大时，AVC分配给高负荷机组无功功率少，给低负荷机组无功功率多，致使低负荷机组的机端电压偏低，进一步导致400V厂用电母线电压低于375V的安全允许水平（根据机组在500MW、700MW、850MW工况下进相试验验证，400V厂用电压低于375V会导致主变冷却风扇不停地自启动切换）。AVC动态闭环运行调节情况如表1所示。4

NS3000自动电压控制系统调节策略优化方案针对上述问题，结合福建省电网AVC系统运行管理规定，优化AVC程序控制调节策略，重新调整无功分配方案，优化闭锁逻辑。4.1

无功功率优化调整4.1.1

无功功率圆定值整定方法AVC软件设置多段P-Q曲线约束，正常P、Q曲线为平滑曲线状态，功率圆定值设置6个点，每个点为该有功出力范围内对应的无功功率上限、无功功率下限定值，功率圆定值优先从进相试验报告获取（报告只有500MW、700MW、850MW、1008MW工况数据），无法从试验报告获取的定值，取厂家出厂试验报告“容量曲线”数据，且各负荷段所对应无功功率上限、下限定值需按进相试验报告和发电机容量曲线试验数据的90%整定。发电机容量曲线（图1）上的横坐标为有功功率，纵坐标为无功功率，例如，功率圆第6点有功功率取1065（横坐标在0.95pF位置），从曲线图上就可以查出该负荷下对应的无功功率上限值492（纵坐标在0.439pF位置）。

4.1.2

无功功率调节策略优化调整AVC无功步长调节计算公式，当|算出的无功目标值-当前机组无功值|＜步长，不发调节命令；调节脉冲宽度，用“步长/系数”计算方法下发调节命令周期；每调节一次无功，母线电压变化量缺省设置为0.5kV，高压母线电压控制值死区设定为±0.5kV。4.2

AVC调节时间限值优化将增减励磁时间间隔缺省设定为1s（连续调节间隔时间），并与全站参数中AVC调节间隔时间（秒）配合使用。当1个调节命令执行时间超过300ms，判定继电器输出节点出现粘连，闭锁AVC调节命令输出。4.3

增加全站AVC闭锁判据（1）500kV母线电压目标值、厂站母线电压出现“无效”或“死数据”；（2）全站AVC遥信闭锁、全站AVC遥测闭锁动作。4.4

机组增减磁闭锁条件优化4.4.1

增加遥信闭锁条件3号发电机与4号发电机同时闭锁信号出现，闭锁机组增、减磁。4.4.2

遥测闭锁条件优化发电机有功、发电机频率出现“无效/死数据、越上/下限”报警，闭锁机组增、减磁；发电机有功下限按机组最低允许的稳燃负荷设定。发电机无功功率、端电压、定子电流、转子电流、6kVA/B段厂用电电压出现“无效/死数据”，闭锁机组增、减磁；出现“越上限”报警，机组增磁闭锁；出现“越下限”报警，机组减磁闭锁。机端与厂用电电压上限按额定电压的5%整定，下限按额定电压的-5%整定；500kV母线电压目标值、当地设定负荷值、当前母线运行电压出现“越上限”报警，机组增磁闭锁，出现“越下限”报警，机组减磁闭锁。500kV母线电压目标值上限定值根据调度计划处每月下发的值设定。5

AVC数据库优化后AVC程序控制策略优化后，经2台机组动态闭环运行调节试验验证，在不同负荷工况下，AVC系统都能按照P-Q曲线限定的功率圆范围合理分配无功调节，监测机端电压、厂用电电压正常，以及发电机定子铁芯、定子线圈及端部构件温度均在正常范围内，保证机组安全稳定运行。动态闭环运行数据如表2所示。6

结语全站自动电压控制系统是保证系统安全、经济、优质运行，并作为系统安全稳定预防性控制措施的重要技术手段，通过对发电机组的无功功率进行控制，使得发电厂高压母线的电压值