自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)(AVC)作為一種在線的電網(wǎng)無(wú)功調(diào)度系統(tǒng)，近幾年得到快速的應(yīng)用與發(fā)展。它對(duì)優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)的無(wú)功潮流，改善電網(wǎng)供電水平起到了積極作用。

AVC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、AVC基本結(jié)構(gòu)

AVC系統(tǒng)一般由主站和子站組成。主站安裝在區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)度中心，子站安裝在發(fā)電廠側(cè)。AVC主站根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化潮流的計(jì)算，將節(jié)點(diǎn)電壓控制命令發(fā)送到子站，并接收子站反饋的狀態(tài)信息。AVC子站在功能邏輯上又可分為上位機(jī)和下位機(jī)。上位機(jī)接收主站的控制命令，向下位機(jī)下達(dá)各機(jī)組的目標(biāo)無(wú)功。AVC系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 AVC系統(tǒng)示意圖

2、AVC目標(biāo)控制模型

電廠側(cè)子站接受到主站的目標(biāo)控制值（節(jié)點(diǎn)電壓）后，進(jìn)行全廠無(wú)功計(jì)算，給各機(jī)組分配目標(biāo)無(wú)功。機(jī)組的無(wú)功調(diào)節(jié)控制量唯一取決于主站的目標(biāo)控制值，各機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)量（如機(jī)端電壓、廠用母線電壓、機(jī)組的有功和無(wú)功等）只用作判斷是否允許AVC調(diào)節(jié)的安全閉鎖條件。AVC目標(biāo)控制模型示意圖如圖2。

圖2 AVC目標(biāo)控制模型示意圖

這種控制模式，與傳統(tǒng)的單機(jī)型AVR控制模式有很大區(qū)別。各電廠由于所處的無(wú)功環(huán)境的差異，在AVC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下呈現(xiàn)出不同的問(wèn)題。

對(duì)電廠的影響

1、對(duì)負(fù)荷中心附近電廠的影響

由于負(fù)荷中心消耗的無(wú)功較多，當(dāng)電網(wǎng)配套的無(wú)功調(diào)節(jié)手段不足時(shí)，AVC系統(tǒng)必然會(huì)要求附近的電廠增發(fā)無(wú)功，以滿足電網(wǎng)維持電壓水平的要求。如果電網(wǎng)無(wú)功缺口較大，AVC就會(huì)不斷地調(diào)高這些電廠的無(wú)功出力，直到發(fā)電機(jī)組的相關(guān)參數(shù)（電壓、電流、無(wú)功等）達(dá)到閉鎖值。經(jīng)常處于這種運(yùn)行狀態(tài)，必然會(huì)對(duì)電廠造成很大的影響。

（1）加速絕緣老化。發(fā)電機(jī)組經(jīng)常發(fā)出大量的無(wú)功，其廠內(nèi)電壓將長(zhǎng)期偏高，必然加速電氣設(shè)備絕緣的老化。

（2）絕緣損壞的風(fēng)險(xiǎn)。在電網(wǎng)負(fù)荷的高峰期間，電廠發(fā)出的有功、無(wú)功都處于高限，廠用母線電壓也會(huì)處在高位運(yùn)行。轉(zhuǎn)入負(fù)荷低谷運(yùn)行后，電網(wǎng)的有功、無(wú)功需求都會(huì)下降。此時(shí)，電廠有功出力減少，廠用負(fù)荷隨之降低。

如果AVC下發(fā)的無(wú)功調(diào)節(jié)指令不變或減無(wú)功的調(diào)整力度不夠，那么發(fā)電機(jī)的廠用母線電壓必然上升，甚至超過(guò)電氣設(shè)備允許運(yùn)行電壓的極限值。可能造成個(gè)別甚至大面積的電氣設(shè)備絕緣損壞，危及發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

2、對(duì)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心電廠的影響

遠(yuǎn)離負(fù)荷中心電廠發(fā)出的電能常要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的高壓線路來(lái)輸送。這些輸電線路長(zhǎng)則幾百千米，短的也有幾十千米。長(zhǎng)長(zhǎng)的高壓輸電線，成了電網(wǎng)的大容量無(wú)功源。地處線路末端的發(fā)電廠，無(wú)功富裕，表現(xiàn)為升壓站母線和廠用母線電壓長(zhǎng)期偏高。

當(dāng)電網(wǎng)電壓偏高時(shí)，AVC系統(tǒng)肯定要求電廠吸收無(wú)功，因此，就會(huì)不斷給發(fā)電機(jī)組的AVR下達(dá)減磁指令，直至實(shí)現(xiàn)AVC設(shè)定的目標(biāo)控制值或觸發(fā)某一安全閉鎖條件。廠用母線處于發(fā)電廠的負(fù)荷末端，因此，率先閉鎖AVC調(diào)節(jié)的基本都是廠用母線電壓低限。

AVC子站的廠用母線電壓低限定值一般整定在電氣設(shè)備允許長(zhǎng)期運(yùn)行電壓的下限（如6kV電壓等級(jí)整定值下限為6kV）。廠用母線電壓經(jīng)常運(yùn)行在低限定值附近，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行存在很大風(fēng)險(xiǎn)。

如果廠用母線電壓在AVC調(diào)整下已運(yùn)行在整定值的下限，當(dāng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)由負(fù)荷低谷時(shí)的低有功、低無(wú)功向負(fù)荷高峰時(shí)的高有功、低無(wú)功轉(zhuǎn)變時(shí)，廠用負(fù)荷相應(yīng)會(huì)上升，其廠用母線電壓必然下降。

電壓的這種下降，不是由AVC系統(tǒng)調(diào)節(jié)的，而是因負(fù)荷的變動(dòng)自然導(dǎo)致的， AVC系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行閉鎖。如果廠用母線電壓下降過(guò)低，可能導(dǎo)致某些對(duì)電壓敏感的設(shè)備跳閘，危及機(jī)組的安全。

應(yīng)對(duì)策略

1、負(fù)荷中心附近電廠的對(duì)策

對(duì)于負(fù)荷中心附近的電廠，為解決在AVC系統(tǒng)控制下廠用電壓長(zhǎng)期高位運(yùn)行的問(wèn)題，綜合可行性、有效性以及經(jīng)濟(jì)性等方面因素，可以采取以下一種或幾種措施：

（1）調(diào)整電廠的變壓器分接頭。調(diào)高廠用變壓器分接頭是應(yīng)對(duì)廠用電壓過(guò)高的最經(jīng)濟(jì)的辦法。需要注意的是，如果對(duì)低壓廠用變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)整，則AVC子站的廠用母線電壓低限定值不宜設(shè)定在該類電壓等級(jí)的允許下限（如6kV電壓等級(jí)整定值下限不宜設(shè)定為6kV），以確保廠用母線電壓運(yùn)行在整定值下限時(shí)其下一級(jí)母線電壓仍在允許范圍內(nèi)。

（2）電網(wǎng)在負(fù)荷側(cè)加裝電容器，可以適量補(bǔ)償無(wú)功以降低發(fā)電廠的負(fù)擔(dān)。

（3）加裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器。靜止無(wú)功補(bǔ)償器能對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功進(jìn)行逆向調(diào)節(jié)，即系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)發(fā)出無(wú)功，系統(tǒng)無(wú)功過(guò)剩時(shí)吸收無(wú)功。因此，在電網(wǎng)或電廠加裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器，能有效解決無(wú)功調(diào)節(jié)問(wèn)題。

（4）AVC系統(tǒng)：AVC系統(tǒng)對(duì)電廠的控制目標(biāo)應(yīng)從單目標(biāo)轉(zhuǎn)向多目標(biāo)，即從電網(wǎng)關(guān)心的電廠升壓站母線電壓變?yōu)閺S網(wǎng)雙方都關(guān)心的節(jié)點(diǎn)電壓（升壓站母線電壓、機(jī)端電壓以及廠用電壓等）；AVC子站的安全閉鎖條件上限可以適當(dāng)下調(diào)，給電廠的無(wú)功調(diào)整一定的安全裕度。

2、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心電廠的對(duì)策

對(duì)于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電廠，為解決在AVC系統(tǒng)控制下廠用電壓長(zhǎng)期偏低的隱患，可以考慮：

（1）調(diào)整電廠的變壓器分接頭。但注意事項(xiàng)應(yīng)和“負(fù)荷中心附近電廠的對(duì)策”上的相反，即AVC子站的廠用母線電壓高限定值應(yīng)適度降低（如6kV電壓等級(jí)整定值上限不宜設(shè)定為6.6kV）。

（2）加裝電抗器。在輸電線路上串聯(lián)電抗器，是常用的應(yīng)對(duì)長(zhǎng)線路電容電流過(guò)剩的辦法。

（3）加裝電容器。在廠用母線上并聯(lián)電容器，可以補(bǔ)償適量的無(wú)功以提高母線電壓。

（4）加裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器。

（5）AVC系統(tǒng)：AVC系統(tǒng)的控制目標(biāo)應(yīng)從單目標(biāo)轉(zhuǎn)向多目標(biāo)；AVC子站的安全閉鎖條件下限可以適當(dāng)上調(diào)。

結(jié)束語(yǔ)

AVC系統(tǒng)是一種新型的全局性的控制系統(tǒng)，對(duì)優(yōu)化電網(wǎng)無(wú)功分布，改善系統(tǒng)電壓水平起到了積極作用。但是，由于其控制模式與傳統(tǒng)的單機(jī)控制模式存在很大區(qū)別，給發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)了一定的安全隱患。廠網(wǎng)可有針對(duì)性的采取應(yīng)對(duì)措施，消除AVC系統(tǒng)對(duì)電廠的影響。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“AVC對(duì)電廠的影響及應(yīng)對(duì)策略”，作者為謝鋒。）