发电厂AVC调节合格率偏低原因分析
时间：2022-12-05 09:15:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
梁东方，高万鑫，吕孝丹
(淮浙煤电凤台发电分公司，安徽 淮南 232131)
根据华东电网《华东区域发电厂并网运行管理实施细则(2018版)》与《华东区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(2018版)》内关于发电厂自动电压控制(automatic voltage control，AVC)合格率方面的考核要求，AVC合格率考核指标直接与发电厂上网发电量相关，上网发电量越多，其参与AVC合格率考核的发电量越多，提高AVC系统的合格率，可显著改善发电厂的实际经营效益。因此，AVC合格率越来越受到发电厂的重视。
如图1所示，某发电厂AVC系统由上位机(AVC控制单元)、下位机(AVC执行单元)、相应机组DCS系统和励磁系统、发电厂远动和测控装置以及调度中心主站共同构成。上位机设置为主备冗余运行，并通过光纤与下位机进行数据通信。其实现自动电压调节的方式为发电厂AVC系统通过电力调度数据网接收调度中心AVC主站发送的目标电压指令，AVC上位机根据内部计算模型及考虑各种限制条件后，得出各个机组对应的控制指令，然后下发至AVC下位机，由AVC下位机输出增、减磁信号至发电机组DCS系统，DCS系统再通过各种闭锁条件判断后，将增、减磁信号发送至励磁系统，由励磁系统调节机组无功出力，进而到达控制发电厂内高压母线电压的目标。
图1 发电厂AVC系统组成
发电厂是电力系统的重要组成部分，而电压是评价发电厂电能质量的重要指标之一。AVC是实现对无功功率与电压控制的重要手段，是进一步提高系统电压自动调节水平、保证电网安全、稳定、经济运行的有效措施。
发电厂调节电压是否合格，主要通过AVC调节合格率来进行评价，《华东区域发电厂并网运行管理实施细则(2018版)》设置两个考核指标，分别为AVC投运率考核和AVC调节合格率考核，其中AVC调节合格率考核方式如下：电力调度中心AVC主站每5 min发送一个AVC调节指令至发电厂，该指令为一个电压变量，全天共发送288个指令；
发电厂AVC上位机接收到该指令后，叠加发电厂AVC上位机接收到的发电厂内远动装置传送过来的当前500 kV母线电压，得到该发电厂500 kV母线目标电压，发电厂AVC上位机根据500 kV母线目标电压进行各机组的无功分配，调节各机组的无功，进而实现500 kV母线电压的调节；
在电力调度中心下发指令3 min后，电力调度中心接收厂站500 kV母线电压(取自远动装置)与电力调度中心主站设定电压进行比较，当差值大于1 kV，则该点电压调节不合格。AVC调节合格率考核费用为：
式中，λAVC调节为机组AVC调节合格率，是执行合格点数与电力调度机构发令次数之比；
W为机组或接于母线上机组当月发电量；
αAVC为AVC考核系数，数值为1；
C机组为机组上网电价。AVC调节合格率考核电量最大值一般不超过机组或接于母线上机组当月发电总量的0.1 %。
该发电厂AVC调节合格率常低于98 %，为提升AVC合格率，该厂先后进行了老旧AVC装置、远动装置的改造，改造后AVC数据刷新明显改善，但AVC调节合格率改善不明显；
后尝试更改AVC上位机母线电压目标死区等方法，合格率仍未改善。通过对某日不合格点(见表1)进行分析(AVC合格率为95.16 %)，查找AVC调节合格率低的原因。AVC调节不合格主要有以下几个现象。
表1 某日AVC不合格数据 单位：kV
(1) 电力调度中心下发指令时刻电压及3 min后考核点的实际母线电压与AVC实际母线电压有偏差。
(2) AVC上位机调节是按接收电力调度中心下发指令后10 s实际电压进行叠加调节，而AVC上位机接收电力调度中心下发指令10 s时刻的实际母线电压与0 s时刻相比波动比较大，导致3 min考核点的实际母线电压偏差较大，调节不合格。
(3) 电力调度中心下发指令后3 min考核点时的实际母线电压波动与前一刻波动比较大，导致调节不合格。
进一步检查发电厂线路电压、母线电压波动确实比较频繁且规律一致，若在电力调度中心下发指令时刻和3 min考核点附近频繁波动，就会导致电力调度中心主站收到实际母线电压与目标值偏差较大，导致调节不合格。
根据上述分析，电力调度中心与发电厂之间通信延时导致的数据偏差，是该发电厂AVC调节合格率低下的主要原因。基于此因素考虑，有两种解决方式。
(1) 调整AVC指令接收类型。当前AVC上位机接收的是电压变量，AVC上位机与电力调度中心AVC主站通信延时导致AVC调节的500 kV母线电压不一致，直接影响了调节结果，因此，通过修改AVC指令类型，将其直接改为500 kV目标电压的数据类型，同时加入GPS对时，可解决通信延时导致的数据不一致问题。
(2) 调整AVC上位机的数据算法。AVC上位机目标电压调节基础由接收主站指令10 s改为接收主站指令当前时刻的母线电压，即AVC上位机算法中将目标电压提前10 s。
两种方式各有利弊，第一种方式需要进行整个区域电网的改动，范围较大，成本较高；
第二种方式只需进行厂内AVC上位机参数调整，省时省力。综合考虑后，在当前阶段选择第二种方式。发电厂采用第二种方式调整后，跟踪AVC调节合格率，发现该发电厂AVC合格率明显提高，基本能够保持在99 %以上，改进效果明显。
通过对AVC调节合格率分析与处理后，AVC调节合格率提升明显，进一步跟踪该发电厂月度考核情况，AVC调节合格率提升后，平均每月节约考核费用9万元，年累计108万元，经济效益明显，且AVC调节合格率提升后，为电网的稳定运行提供了坚实的基础保障，提高了电网的可靠性。
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