YJD-AVC自动电压控制系统技术说明书V3.0

YJD-AVC自动电压控制系统M121/S121系列上海申贝科技发展有限公司一概述 1二系统引用规范 1三系统特点 2 34.1系统组成 34.2系统工作流程 44.3上位机介绍 54.4下位机介绍 6五系统调控原理和调控策略 85.1系统基本原理 85.2系统调控过程 95.3调度接口方式 95.4系统无功分配策略 95.5系统基本调控功能 5.6系统控制模式 15.7母线电压调控方式 六系统性能指标 6.1关键指标 6.2通用指标 七AVC子站系统软件及界面 7.1AVC子站系统软件介绍 7.2系统运行界面和参数设置 22 附2、新安江水电站无功分配策略 一概述控制电压值，根据目标控制电压值通过计算自动得出电厂承担的总无功出力(或直接接收省调AVC主站系统下达的总无功功率目标值),在充分考虑各种约束条二系统引用规范GB50062—1992电力系统的继电保护和自动装置设计规范GB50065—1994交流电气装置的接地设计规范GB50171—1992电气装置安装工程盘、柜及二次工2DL/T478—2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/T621交流电气装置的接地DL/T630—1997交流采样远动终端技术条件DL/T5226—2005火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术JB/T7828—1995电力系统继电保护及自JB/T9568—2000电力系统继电器、保《全国互联电网调度管理规程(试行)》三系统特点提供多重模式、可由用户自定义的保护方式主动预警，尽早发现异常情况通过华东电力试验研究院的功能动模试验验证3靠稳定运行。试验项目包括：

输入输出精度测试；

参数设定；

通信测试；

调控功能试验；

调控性能试验；

限值保护试验；

系统安全性试验；

整体运行稳定性试验。高灵活性、高兼容性支持成熟可靠通讯规约，兼容性好下位机具备测量遥测、遥信功能YJD-AVC控制执行装置系统能够将AVC调节后的情况返送给电厂监控系统和调度系统。系统高度智能性

采用智能励磁调节策略，防止过度调节，减小对发电机冲击。

采用智能精度调节策略，实现最大的调节精度。

多种智能化无功分配策略，保证调节精度和机组最优运行模式。

采用自学习方式，动态修正AVR目标值和发电机无功出力间关系。四AVC系统组成与结构4.1系统组成配置方式，每套AVC系统配置两台中控单元(主备冗余运行),AVC执行单元与系统是以AVC中控单元为核心的，由AVC中控单元、AVC执行单元、机组励磁系统、电厂测控装置、电网调度中心相互作用共同构成的整体。电厂端AVC系统通过调度数据网接收电力调度中心给出的电压目标指令，AVC中控单元在充分考虑各种约束条件后，计算出对应的控制脉冲宽度，以通讯方式下发至AVC4执行单元，由执行单元输出增减磁信号给励磁系统(或输出至DCS),由励磁系调度主站系统调度主站系统①电厂远动系统③⑥⑦AVC下位机(AVC主站系统)②AVC上位机-B机瑚YJD-AVC系统框图4.2系统工作流程当前实际情况，计算分配各机组无功出力目标值，并根据目标值通过链路④给3.AVC下位机根据链路④的指令形成增磁或减磁脉冲通过链路⑦发给电厂上位机，从而形成反馈闭环控制。54.3上位机介绍1)装置说明AVC中控单元(上位机)具备多网卡，与监控系统远动通信管理机采用网络104通信方式，与远动通信管理机为单向数据传输，即监控系统远动通信管理机上位机能够根据当前母线电压和目标母线电压及当前系统阻抗，计算出当上位机能够根据设定，判断极端意外情况，并采取相应措施，保证机组安装置不使用风扇、硬盘等机械旋转部件，无插拔式量存储空间，有完善的系统状态指示和参数复位功能。标准19英寸安装尺寸，2)硬件结构①内部结构框图6②上位机装置正面图…三③上位机装置背面接口3)基本配置序号名称数量1交直流电源输入1路(2路可选)2以太网接口6个3RS232/422/485接口10个4.4下位机介绍1)装置说明AVC执行单元(下位机)装置由主控、遥信、交流采样、直流遥测、控制输交流采样部分采用先进的电子技术，直接采样PT(电压互感器)、CT(电流互感器)信号，然后对交流电压和电流这两种基本量进行A/D转换，采样速度是4000次/S。经过处理得到电压U、电流I、有功功率P、无功功率Q、功率因数遥信部分能采集处理无源触点输出的开闭信号及有源电平状态信号，采用7用去颤时限的周期性扫描方式，在多次采样无误，变位信号保持10ms以上时，此变位才被确认有效，这样可有效地防止误遥信。主控收到增磁或减磁命令，首先继电器选择增磁输出还是减磁输出(存在互锁关系),然后通过PhotoMOS管控制有效的增磁或减磁信号输出。开出量部分，能接收AVC中控发出的开出命令，并光电隔离驱动执行继电器，将AVC中控发出的开出命令转换成继电器接点输出。其中D0.0～D0.5为专用的开出量：就绪投入增磁减磁增磁闭锁减磁闭锁2)硬件结构①内部结构框图②装置正面图8tt③装置背面接口3)面板显示说明运行：自检正常(亮),自检异常(灭)。通信状态：主站有效通信报文指示。投入：投入开出量状态指示，对应DO.1(合：亮，分：灭)。增磁：收到一个增磁命令闪一下(亮的时间等于脉宽)。减磁：收到一个减磁命令闪一下。增磁闭锁：增磁闭锁开出量状态指示，对应DO.4(合：亮，分：灭)。减磁闭锁：减磁闭锁开出量状态指示，对应DO.5(合：亮，分：灭)。五系统调控原理和调控策略5.1系统基本原理发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并通过主变压器进一步影响到母线电压。励磁电流的增减则可通过改变励磁调节器(AVR)电压给定值实现。自动电压无功调控系统基本原理是电厂端AVC系统远程接收电力调度中心给出的电压目标指令，通过动态调节励磁调节器的电压给定值，改变发电机励磁电9调度中心根据系统电压及无功分布，定时计算各受控点高压侧母线电压目5.3调度接口方式5.4系统无功分配策略①等功率因数分配该原则是按照功率因数相同的原则进行各控制发电机的无功分配，分配量与各机组的有功出力成线性关系，达到各机组无功功率的上下极限范围内不再参与调节。在等功率因数分配原则下，各机组的实际功率因数允许存在微小的差别。造成该差别的原因是各台发电机组的无功出力调节死区的存在。而该值的大小与机组的实际运行状况相关。偏差计算公式如下：n:当前投运的发电机个数；当前投运发电机的最小死区值；②等裕度分配该原则的要求是根据各台参与电压控制发电机的无功裕量大小进行无功分配。即剩余无功多的机组，提供多的无功；即剩余无功少的机组，提供少的无功。这样可以保证每台机组在其可调范围内总是具有相同额度(百分比)的调控容量；③等容量分配该原则的要求是根据各台参与电压控制发电机的无功容量大小进行无功分配。即容量大的机组，提供多的无功；即容量小的机组，提供少的无功。这样可以保证每台机组分配量与各机组的无功容量成线性关系；④平均分配该原则的要求是把全厂总无功平均地分配给各台参与电压控制的发电机5.5系统基本调控功能YJD-AVC系统具备根据机组无功目标，在调控精度和机组调控能力的约束下，正确调控机组无功的能力。YJD-AVC系统装置增减磁出口为无源空接点，具备定脉宽和变脉宽两种脉冲输出方式，脉宽精度为±10ms(100ms以上脉宽)。①定脉宽增/减磁输出YJD-AVC系统装置可以以固定脉宽和固定的脉宽间隔发出增减磁信号给AVR。脉宽及脉宽间隔需根据现场条件有效整定。定脉宽增/减磁输出方式下脉冲与励磁变化的对应关系②变脉宽增/减磁输出YJD-AVC系统可以通过计算实测值与目标值之间的距离不断改变脉宽以固定脉宽间隔发出增减磁信号给AVR,可以兼顾励磁调控的快速与稳定。可接受的脉宽变化范围及脉宽间隔需根据现场条件有效整定。变脉宽增/减磁输出方式下脉冲与励磁变化的对应关系5.6系统控制模式YJD-AVC系统的控制模式可以分为就地模式和远方模式，在特定的条件下允许自动切换控制模式。①就地自动模式机组YJD-AVC系统运行于就地模式时，按照当前时刻读取预置的调控指令，并以此为目标执行调控。当长时间无法获取预置数据时，AVC系统报警，并自动②远方自动模式③无目标模式无目标模式，是一种虚拟模式，在该模式下，当无目标时，以母线电压控5.7母线电压调控方式1)维持母线目标电压(稳态)要求时，应即时响应并正确动作，(无安全条件约束时)维持母线电压与目标值2)维持母线目标电压(动态)六系统性能指标6.1关键指标1)采样精度500kV母线电压机端电压定子电流机组无功功率机组有功功率2)调控死区调控死区(δ),是指允许实测值(M)与目标值(A)之间存在的合理偏差。调控死区(δ)500kV母线电压机组无功功率2～5Mvar(根据机组容量设定)全厂总无功功率5～10Mvar(根据机组容量设定)3)调控精度调控精度(ε),是指AVC单个增减磁脉冲所能达到的最小调控变化量。调控精度(ε)500kV母线电压机端电压定子电流机组无功功率调控精度(ε)4)调控步长调控步长(λ),是指AVC可以设定的单次调控允许的最大范围。调控步长(λ)500kV母线电压机组无功功率全厂总无功功率5)调控实时性6)通信方式3数据采集的通信采样数据的通信。保证数据精度的可靠性，确保AVC参与计算和控制的数据与SCADA(或其它监控系统)的数据及其有效位数保持一致，采用网络104通信规7)系统对时6.2通用指标1)电气参数交流频率：50Hz±5Hz直流纹波：<10%2)环境参数储存温度：-25—+75℃运行温度：-5—+45℃(室内)相对湿度：<95%(不结露)3)电磁兼容绝缘性能：GB/T13926-2002Ⅲ级抗静电放电干扰：GB/T15153.1-4)系统可靠性平均无故障时间(MTBF):>50000小时。5)结构尺寸下位机：标准19英寸4U机箱，宽482.6mm高177.8mm深315mm1.母线电压目标值计算是设定时限内，收否否使用本地288点目标是是PS:有效目标值的判断依据：1.母线电压的目标值不超出设定的母线电压上限值和下限值。2.母线电压的目标值和当前实际值的差，不超过设定的母线电压调控步长。PS:本地288点目标值曲线数据正常的判断依据：1.288点目标值全部不超出设定的母线电压上限值和下限值。2.任意相连两个目标值的差，不超过设定的母线电压调控步长。2.AVC就绪逻辑否否RTU通信正常?是否是否是否是PS:所有测量值正常判断依据：1.所有测量值在系统启动后有刷新。2.所有遥测量都处于设定的正常上限值和正常下限值之间。3.相关测量值在指定时限内有变化。PS:机组发电状态信号可有RTU已遥信方式送入，或根据接收到遥测遥信值进行逻辑判断获得。3.AVC投入和退出逻辑投入逻辑AVC调控开始退出逻辑AVC调控结束4.调控流程开始否调控周期到?是有操作否是输出1.如果机组增磁闭锁，而计算结果目标无功高于当前无功，或机组减磁闭锁，而计算结果目标无功小于当前无功，则以当前无功为该机组的目标值重新分配全厂总无功。2.如果计算结果的目标无功高于该机组的无功上限，或低于该机组的无功下限，则以限定值为该机组的目标无功，并重新分配全厂总无功。1)、系统整体安全设计时首先保证机组安全，在保证机组安全的条件下执行增减磁调控。2)、下位机在与上位机通信异常时，点亮通信异常告警灯并同时开出增减磁闭锁。3)、下位机开出增磁闭锁时，禁止增磁操作；下位机开出减磁闭锁时，禁止减磁操作。4)、上位机检查每个量测值是否异常，及每一个量测值都应当在异常上限和异常下限的范围内，否则取消就绪状态。5)、每次调节后上位机都要检查相应的测量值是否按预定发生变化，及增磁后在规定时间内机组无功出力应有所增加，减磁后在规定时间内机组无功出力应有所减少，否则取消机组就绪状态。6)、实际整定参数时，AVC调节范围小于机组实际上下限，如下图是AVC调节机组无功的示意图，无功的上下限值可以是固定值，也可以根据机组当前有功出力动态计算得到。信息名称事件类别优先级处理方法母线电压低相关机组增磁闭锁，并减磁反调高该机组增磁闭锁，并减磁反调高该机组增减磁双向闭锁高该机组增减磁双向闭锁(可选)机组有功出力高该机组增减磁双向闭锁机组无功出力高该机组增磁闭锁，并减磁反调厂用电电压高所有机组增磁闭锁，并减磁反调母线电压低相关机组减磁闭锁，并增磁反调高该机组减磁闭锁，并增磁反调高该机组增减磁双向闭锁(可选)高该机组增减磁双向闭锁(可选)机组有功出力高该机组增减磁双向闭锁机组无功出力高该机组减磁闭锁，并增磁反调厂用电电压高所有机组减磁闭锁，并增磁反调异常高相关机组AVC功能闭锁(需手动恢复)1.系统显示界面①系统主画面2#机组3#机组4#机组#4机组有功出力)主站通讯中断：自标无功o无功分配策略：平均系统自动闭锁：系统人工闭锁：●系统状态#1机组#2机组●QO是0o0001#机组#3机组PQ曲线◎◎QOoYJD-AVC系统主画面中主要包括电厂发电机组和母线的数量，发电机组和母线的关系等。画面显示的系统数据有正母电压实测值、目标值和分步值，副母电压实测值、目标值和分步值，正母总无功实测值、目标值，副母总无功实测值、目标值。系统状态包括上位机A(B)运行状态，无功分配策略，模式切换方法，系统控制模式，系统人工闭锁，系统自动闭锁，主站通讯中断，RTU通讯中断。发电机组显示内容包括机组投入状态，增磁显示、减磁显示，实测无功、目标无功、机端电压、定子电流、有功出力。另外还有系统状态、1#机组～4#机组按钮，点击这五个按钮可分别进入系统主画面图和各个发电机组单个画面图。②单个机组主画面 定值参数PQ曲线历史事件历史曲线告誓窗口本地计划曲线调试操作密码修改2010#1机组系统状态1#机组2#机组3#机组4#机组#1机组DCS_投入◎◎●实测有功(Mu)0机端电压(kV)定子电流(A)0转子电流(A)00000YJD-AVC系统单个发电机组主画面显示数据主要有发电机组的实测有功、实测无功、目标无功、机端电压、定子电流、转子电流、厂用电电压的当前值和其上限及下限。显示状态有投入状态，机组就绪，增磁显示，减磁显示，DCS投入，AVR自动，AVR异常，下位机通讯状态。告警信息包括有功出力越上限，有功出力越下限，无功出力越上限，无功出力越下限，机端电压越上限，机端电压越下限，定子电流越上限，定子电流越下限，转子电流越上限，转子电流越下限，厂用电电压越上限，厂用电电压越下限，机组人工闭锁，机组自动闭锁。告警窗口系统状态1#机组2#机组3#机组4#机组DCS_投入O●O实测有功(H)0机端电压(k7)定子电流(A)0转子电流(A)000oO面，参数设置画面分为基本参数和机组参数两种，点击基本参数和#1机组～#4机组按钮可分别进入基本参数画面和#1机组～#4机组参数画面。1)基本参数设置①参数设置界面基本参数系统就绪(人工):是无功分配策略：平均控制模式：远方分配周期：10系统阻抗上限值：30.00系统阻抗下限值：10.00远方通信目标变化超步长处理：分步执行系统母线告警上限：531.0告警下限：505.0告警死区：0安全死区：2.000A)基本参数系统就绪(人工)是否无功分配策略：[等功率因素|等裕度|等容量|平均]投入PQ曲线限值：[是|不投入]机组数量：3B)远方通信远方目标类型绝对值增量值目标变化超步长处理：分步执行丢弃目标值超限值处理：执行限值丢弃远方通信中断时间60远方有效目标值超时时间900C)系统母线调控死区：0.50002)机组参数设置系统参数#1机组#2机组#3机组#4机组机当前工作母线：1段脉宽下限：150有功出力下限：120.0机端电压下限：15.00无功出力定子电流下限：0转子电流下限：0厂用电电压下限：0②参数设置项A)机组参数就绪(人工)是，否当前工作母线：无，1段，2段，3段，4段死区：0C)无功出力上限：200.0安全死区：10.00D)厂用电电压上限：7.000下限：0死区：0E)脉宽上限：300F)机端电压上限：20.00下限：15.00G)定子电流上限：10500下限：0死区：500.0H)转子电流上限：525.0下限：0死区：03)参数整定值说明合理运行范围内，即Xa≤X≤Xu。上限(Xu)与下限(表1、正(副)母参数正(副)母电压高限值实测正(副)母电压高于限值，AVC给出告警信号，并单向增磁闭锁同时反调。正(副)母电压高报警值实测正(副)母电压高于报警值，AVC给出告警信号。正(副)母电压低报警值实测正(副)母电压低于报警值，AVC给出告警信号。正(副)母电压低限值实测正(副)母电压低于限值，AVC给出告警信号，并单向减磁闭锁同时反调。表2、#1(#2,#3,#4)机参数实测发电机定子电压高于限值，AVC报警，并单向增磁闭锁同时反调。实测发电机定子电压低于限值，AVC报警，并单向减磁闭锁同时反调。实测发电机定子电流高于限值，AVC报实测发电机定子电流低于限值，AVC报实测发电机转子电流高于限值，AVC报实测发电机转子电流低于限值，AVC报实测6kV厂用电母线电压高于限值，AVC报警，并单向增磁闭锁同时反调。实测6kV厂用电母线电压低于限值，AVC报警，并单向减磁闭锁同时反调。实测发电机有功出力高于限值，AVC报实测发电机有功出力低于限值，AVC报实测发电机无功出力高于限值，AVC报警，并单向增磁闭锁同时反调。实测发电机无功出力低于限值，AVC报警，并单向减磁闭锁同时反调。计划曲线，调试操作，密码修改按纽，则可进入相应的功能区。其中PQ曲线，计划曲线为事先储存的数据。历史事件，历史曲线，告警窗口为查看时间2222时间2222目标电压低安全级类策略，是保护电网运行安全所必需的，必须退出运行。发电厂控制系统(DCS或其他)的AVC接口设计须取得专业技术要求。5.机端电压(Ut)在合理的区域内(考虑调控死区),即：5.1机端电压增磁闭锁6.无功功率(Qe)在合理的区域内(考虑调控死区),即：6.1无功功率增磁闭锁6.2无功功率减磁闭锁7.PQ曲线8.厂用电母线电压(Uc) (Ucm)运行在合理的区域内(考虑调控死区),即：8.1厂用电母线电压增磁闭锁8.2厂用电母线电压减磁闭锁9.500kV母线电压(Ubus)母线电压的安全策略属于低安全级策略。AVC调控应使得 (Ubusm)运行在合理的区域内(考虑调控死区),即：9.1500kV母线电压增磁闭锁9.2500kV母线电压减磁闭锁级增磁闭锁的情况下，应将实测500kV母线电压保持AVC应保留一定数量的备用节点，以检测围的重要设备运行故障，例如，磁场断路器跳闸、发电机出口断路器跳闸、发电机失步保护动作等),并可将信号配置为高安全级闭锁信号。12.AVC内部通信异常当AVC内部通信异常时，应即刻增减磁双向闭锁，直到手动消除通信失败闭锁。13.过温限制13.1主变过温限制13.2定子线圈过温限制AVC应即刻增磁单向闭锁。14.继电器粘连增磁或减磁不间断输出超过3秒，AVC即刻退出运行。15.系统告警AVC应在后台机或监视终端画面上提供所有的告警信号及告警记录。越限告警条件为：上述条件区别于死区配置方式，是等效的表达式。其它告警：所有超出合理调控的事件。附2、新安江水电站无功分配策略(示例)新安江水电站AVC的无功分配策略按照两大类分配方式进行，第一类为统一分配，即忽略调相机组与发电机组之间运行方式的不同；第二类为比例分配，即调相机组与发电机组之间按照定比例份额进行分配，分配比例以各类机组平均无功进行比较。统一分配的无功分配方式主要包括：等容量分配方式、等裕度分配方式和平均分配方式。比例分配的无功分配方式中，首先根据调相机组和发电机组的运行台数计算总的无功分配比例，例如设定比例为a:b,调相机组有i台运行，发电机组有j台运行，则总无功比例为(i*a):(j*b)。在调相机组内，采用等容量分配方式、等裕度分配方式和平均分配方式三种方式；在发电机组内，采用等功率因数方式、等容量分配方式、等裕度分配方式和平均分配方式四种方式。各步骤描述如下：1、设定无功调节死区δ、单机无功调节差量ξ、无功平衡死区ε。当前总无功Qcurr_sum、目标总无功Qtar_sum2、根据无功分配策略计算各个机组的无功目标值Qtarget。2.1如果设定发电机组和调相机组分组调节，则先计算发电机组和调相机组的总目标无功，并使发电机组目标无功平均值与调相机组目标无功平均值符合定值参数“分组分配.发电/调相机组分配比值”。2.2等功率因数分配只能用于发电机组，其分配的目标是使各机组最终功率因数尽量接近。2.3等裕度分配，当△Qsum>0时裕度是机组当前无功上限-机组无功当前值，当△Qsum<0时裕度是机组无功当前值-机组当前无功下限，如果未投入PQ曲线，则无功上下限为固定值，及机组无功上限和机组无功下限；如果投入PQ曲线，则无功上下限为变化值，受机组有功出力影响。等裕度分配及将△Qsum按照各机组裕度的比例分配。2.4等容量分配，当Qtar_sum>0时容量是指各机组的当前无功上限，当Qtar_sum<0时容量是指机组的当前无功下限小于零的部分，如果机组当前无功下限大于零，则其容量为零，并以下限值为目标值。等容量分配及将当前目标总无功Qtar_sum按照各机组的容量比例进行分配。2.5平均分配，及将当前目标总无功平均分摊到各个机组。2.6目标无功限值检查：2.6.1.闭锁检查当机组目标无功大于当前无功时，检查该机组是否增磁闭锁，如果是先设置该机组目标无功为当前无功，然后剔除该机组并重新计算分配；当机组目标无功小于当前无功时，检查该机组是否减磁闭锁，如果是先设置该机组目标无功为当前无功，然后剔除该机组并重新计算分配。2.6.2.上下限检查检查各机组目标无功是否机组当前越上下限值，如果超越则以当前限定值为目标值，剔除该机组，将该机组的剩余目标无功分配给其他机组。2.6.3.死区检查检查