AVC对电厂的影响及应对策略

从自动电压控制系统开始，分析了新的控制模式对不同类型电厂的影响，并给出了应对策略。

自动电压控制系统(AVC)作为一种在线的电网无功调度系统，近几年得到快速的应用与发展。它对优化区域电网的无功潮流，改善电网供电水平起到了积极作用。

AVC系统简介

1、AVC基本结构

AVC系统一般由主站和子站组成。主站安装在区域电网的调度中心，子站安装在发电厂侧。AVC主站根据系统无功优化潮流的计算，将节点电压控制命令发送到子站，并接收子站反馈的状态信息。AVC子站在功能逻辑上又可分为上位机和下位机。上位机接收主站的控制命令，向下位机下达各机组的目标无功。AVC系统示意图如图1。

图1 AVC系统示意图

2、AVC目标控制模型

电厂侧子站接受到主站的目标控制值（节点电压）后，进行全厂无功计算，给各机组分配目标无功。机组的无功调节控制量唯一取决于主站的目标控制值，各机组的运行状态量（如机端电压、厂用母线电压、机组的有功和无功等）只用作判断是否允许AVC调节的安全闭锁条件。AVC目标控制模型示意图如图2。

图2 AVC目标控制模型示意图

这种控制模式，与传统的单机型AVR控制模式有很大区别。各电厂由于所处的无功环境的差异，在AVC系统的调节下呈现出不同的问题。

对电厂的影响

1、对负荷中心附近电厂的影响

由于负荷中心消耗的无功较多，当电网配套的无功调节手段不足时，AVC系统必然会要求附近的电厂增发无功，以满足电网维持电压水平的要求。如果电网无功缺口较大，AVC就会不断地调高这些电厂的无功出力，直到发电机组的相关参数（电压、电流、无功等）达到闭锁值。经常处于这种运行状态，必然会对电厂造成很大的影响。

（1）加速绝缘老化。发电机组经常发出大量的无功，其厂内电压将长期偏高，必然加速电气设备绝缘的老化。

（2）绝缘损坏的风险。在电网负荷的高峰期间，电厂发出的有功、无功都处于高限，厂用母线电压也会处在高位运行。转入负荷低谷运行后，电网的有功、无功需求都会下降。此时，电厂有功出力减少，厂用负荷随之降低。

如果AVC下发的无功调节指令不变或减无功的调整力度不够，那么发电机的厂用母线电压必然上升，甚至超过电气设备允许运行电压的极限值。可能造成个别甚至大面积的电气设备绝缘损坏，危及发电机组的安全运行。

2、对远离负荷中心电厂的影响

远离负荷中心电厂发出的电能常要经过很长的高压线路来输送。这些输电线路长则几百千米，短的也有几十千米。长长的高压输电线，成了电网的大容量无功源。地处线路末端的发电厂，无功富裕，表现为升压站母线和厂用母线电压长期偏高。

当电网电压偏高时，AVC系统肯定要求电厂吸收无功，因此，就会不断给发电机组的AVR下达减磁指令，直至实现AVC设定的目标控制值或触发某一安全闭锁条件。厂用母线处于发电厂的负荷末端，因此，率先闭锁AVC调节的基本都是厂用母线电压低限。

AVC子站的厂用母线电压低限定值一般整定在电气设备允许长期运行电压的下限（如6kV电压等级整定值下限为6kV）。厂用母线电压经常运行在低限定值附近，对机组安全运行存在很大风险。

如果厂用母线电压在AVC调整下已运行在整定值的下限，当发电机组的运行状态由负荷低谷时的低有功、低无功向负荷高峰时的高有功、低无功转变时，厂用负荷相应会上升，其厂用母线电压必然下降。

电压的这种下降，不是由AVC系统调节的，而是因负荷的变动自然导致的， AVC系统无法进行闭锁。如果厂用母线电压下降过低，可能导致某些对电压敏感的设备跳闸，危及机组的安全。

1、负荷中心附近电厂的对策

对于负荷中心附近的电厂，为解决在AVC系统控制下厂用电压长期高位运行的问题，综合可行性、有效性以及经济性等方面因素，可以采取以下一种或几种措施：

（1）调整电厂的变压器分接头。调高厂用变压器分接头是应对厂用电压过高的最经济的办法。需要注意的是，如果对低压厂用变压器的分接头进行调整，则AVC子站的厂用母线电压低限定值不宜设定在该类电压等级的允许下限（如6kV电压等级整定值下限不宜设定为6kV），以确保厂用母线电压运行在整定值下限时其下一级母线电压仍在允许范围内。

（2）电网在负荷侧加装电容器，可以适量补偿无功以降低发电厂的负担。

（3）加装静止无功补偿器。静止无功补偿器能对系统的无功进行逆向调节，即系统无功不足时发出无功，系统无功过剩时吸收无功。因此，在电网或电厂加装静止无功补偿器，能有效解决无功调节问题。

（4）AVC系统：AVC系统对电厂的控制目标应从单目标转向多目标，即从电网关心的电厂升压站母线电压变为厂网双方都关心的节点电压（升压站母线电压、机端电压以及厂用电压等）；AVC子站的安全闭锁条件上限可以适当下调，给电厂的无功调整一定的安全裕度。

2、远离负荷中心电厂的对策

对于远离负荷中心的电厂，为解决在AVC系统控制下厂用电压长期偏低的隐患，可以考虑：

（1）调整电厂的变压器分接头。但注意事项应和“负荷中心附近电厂的对策”上的相反，即AVC子站的厂用母线电压高限定值应适度降低（如6kV电压等级整定值上限不宜设定为6.6kV）。

（2）加装电抗器。在输电线路上串联电抗器，是常用的应对长线路电容电流过剩的办法。

（3）加装电容器。在厂用母线上并联电容器，可以补偿适量的无功以提高母线电压。

（4）加装静止无功补偿器。

（5）AVC系统：AVC系统的控制目标应从单目标转向多目标；AVC子站的安全闭锁条件下限可以适当上调。

结束语

AVC系统是一种新型的全局性的控制系统，对优化电网无功分布，改善系统电压水平起到了积极作用。但是，由于其控制模式与传统的单机控制模式存在很大区别，给发电机组的安全运行带来了一定的安全隐患。厂网可有针对性的采取应对措施，消除AVC系统对电厂的影响。