指定区域内自动电压调节装置闭环控制可靠性分析

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摘 要：本文将以该电力公司为例，对自动电压控制技术（ACV）在电力公司的应用以及安装配置状况进行介绍。此外，对基于电流闭环控制的无功补偿电容器组同步投切装置进行简单的介绍。

关键词：自动电压控制技术；电力公司；配置；试验

中图分类号：TM77 文献标识码：A

作为电网调度自动化的核心部分，电力系统自动电压控制技术（ACV）技术在电网中有着巨大的应用。通过使用网络技术以及自动控制技术，其可以实现对发电机的无功的监控和追踪。此外，电力系统自动电压控制技术（ACV）技术还可以对变电站的无功补偿设备以及主变分接头进行调控，电网的无功潮流也可以得到有效的掌控，这样整个电网的供电水平就会大大增强。

作为电网自动电压控制系统的一个重要部分，电力系统自动电压控制系统（ACV系统）一般被装配在电力公司的控制室里。电力系统自动电压控制系统的功能主要体现在以下两个方面，一方面是和电网自动化调度系统进行配合，达到电网无功优化的目的，另一方面是各个机组的无功出力都处于其的独立掌控之下，母线的电压水平就会大大提高，高压侧母线的电压也会随时随地的进行调节。

1 系统概述

某电力公司从2008年开始进行技术改造的工作，在这个过程中使用了山东某公司的产品，电力系统自动电压控制系统（ACV系统）由两个部分组成，一部分是上位机，另一部分是下位机。每一个节点上都会装配一个上位机，此外，每一台发电机也会有一台对应的下位机。上位机会和分布于调通中心的主站进行通信，使用的通道是RTU。上位机的任务是传送主站系统需要的实时信息，对主站端的控制指令进行接受；和多个下位机连接，实现闭环运作，对每个机组输送的无功进行优化和配置；以预设的高压侧母线的电压曲线为参考依据，实现对产站端无功电压的优化和掌控，而且是离线完成的。上位机会向下位机传达控制指令，下位机在接受到上位机的命令后会将发电机的励磁电流进行调整，这样，发电机的自动电压控制就会实现。

上位机中会装配通讯控制软件，机柜中会安装上位机。另外，后台机上也会安装一系列软件，比如：数据库软件、计算模块软件以及人机界面的软件。这样，值班的工作人员就可以更加高效的实施监控。

根据相关要求，该电力公司的配置如下所示：（1）两台机组，规格是600MW。这两台机组下分别安装一台下位机，下位机的规格是AVC-1装置，其可以实现对机组的控制。此外，还需要下位机交换机、Modem、工控机各两台，这8台机器可以构建成一个机柜。（2）AVC系统与省调的通讯：电力系统自动电压控制系统（ACV系统）会和省调进行连接，连接的方式是网络通讯，一般使用104规约和数据网进行连接。（3）收集需要的信号，这些信号包括母线电压、机组功率等模拟量，升压站断路器位置信号等，使用的方式是将RTU并入到AVC系统。对于其它模拟量和开关量的获得可以从DCS输出而获得，比如：AVR手动/自动信号、AQR模式信号，AQR手动/自动信号等。（4）在每个机组进行敷设，这样就可以对关于遥信量的电缆的信息进行采集。收集10路4～20 mA的遥测量时可以使用AVC.1装置，对于10路遥信开关量信息的采集也是一样。AVC-1装置在进行遥测量的收集时要全面，采集的信息包括：机端电压、定子电流、厂用电I段、II段母线电压。“远方/就地”是遥测量的内容，“远方”指的是自动控制方式，即AVC控制系统侧；“就地”指的是手动控制的方式，即电力公司本身的DCS控制系统。

AVC装置会被输送到发电机组的励磁调节控制系统，使用的是脉宽调节的手法。但是，有时候AVC功能会自动的退出，对机组的DCS系统输出一个无源接点信号。这是因为AVC装置出现异常的状况或者是约束条件成立。

2 电力公司侧自动电压的控制原理

2.1 高压侧母线无功目标值

2.3 无功在机组间的分配

按照上面方法计算出总无功调节目标值，在这个目标值中的不可调机组的无功出力进行扣除，然后加上机组主变消耗无功和厂用的电消耗无功，这样就可以进行无功在机组间的分配。

需要参考目前运行点每个发电机无功的上限和下限，目标是每台机的理想的无功运作点。之后，将总目标值和总理想无功的偏差值进行分配，在分配时需要确定权系数，即每个机组的可调无功。这样，就会得出的每台机组的目标输出无功。

在现场进行调试时，需要参考以下的参数，即平均、比例、等功率等。

2.4如何进行机组升压变消耗无功的计算

3 现场的试验以及数据的解析

（1）开环运行是系统在刚开始时的设置模式，之后系统可以向后台机发送投入的请求。电力公司方的工作人员在DCS侧进行AVC的投入，然后以人工的方式放置调整值进行调节。首先要进行电力公司内电压的试验调节。其次，进行录波试验。最后进行实际的调整试验。（2）现象分析：在调节之后，电压符合要求，目标得到合理的优化。此外，指令也执行成功，误差也得到了很好的控制，基本在（±0.3）这个规定的范围内。

在该实验中，发现装置存在以下两个问题，一方面是装置本身缺乏自检后的正常/故障信号的输出，另一方面是缺少投入后的反馈信号的输出。但是，这两个非免费问题不会对装置的正常运作产生多么大的负面影响。

本次试验证明，该电力公司的2号机组能够准确的接收主站发送的调节命令，前提是自动电压调节装置（AVC）在闭环的条件下。此外，还可以在一定的时间段内提出一些调节的策略，对励磁系统进行一些操作，比如：增加或减少励磁。截至目前为止，该电力公司处于进行厂内，并进行闭环运作。当中调正式分配网段地址后，就以电网调度的要求为参考投入运作。

4 基于电流闭环控制的无功补偿电容器组同步投切装置

在现代的电力系统中有许多无功补偿的手段，比如：SVC，SVG，STATCOM等。目前，380V的配电网中最经常使用的是是低压智能电容器，这一无功补偿装置的成本低，投入少，因此受到广范围的应用和欢迎。低压智能电容器中的开关元件有两种类型，一种是复合开关，由可控硅以及继电器组成，另一种是同步的开关，构成材料是接触器或者是继电器。复合开关的成本较大，而且可控硅的性能差，比如：过压能力差，比较容易毁坏。但是，同步的开关的成本就相对低，使用的时间长，而且涌流比较小，因此得到了广泛的应用。将同步开关安装在高压和超高压领域可以取得令人十分满意的效果。

研究表明，使用磁保持继电器结合单片机技术来进行电容器地方同步投切可以取得良好的效果。当对驱动电压进行适当的提高时，可以让驱动电压处于一个相对恒定的状态，进而可以减少环境温度的降低对继电器动作产生的影响时间。这样，仅仅只有动作的次数可以对继电器的动作时间产生影响。动作次数只要增加，那么继电器的动作时间就会越来越长。但是，这种变化并不是快速的，而是比较缓慢的。科学实验表明，使用PID算法可以对继电器动作的时间进行调整。PID算法的适应能力比较强，当继电器的动作特性有变化后，依然可以进行动作时间的调整，因此应用的前景广阔。

结语

自动电压控制技术（ACV）作为一门先进的技术，既可以满足客户在电压质量方面的要求，又可以在调度自动化中得到广泛的应用。既可以实现与电网的无功优化控制的配合，又可以达到电力公司独立控制的目的，提高母线电压的水平。因此，在未来的电力事业发展中离不开自动电压控制技术（ACV）的支持和配合。

参考文献

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[3]林晓春.电网自动电压控制系统在地县级调度的应用和实现[J].自动化技术与应用，2013（11）.