10000w火电机组AVC系统控制策略优化

1厂站自动电压控制系统功能

电厂自动电压控制(AutomaticVoltageControl,AVC)系统是电网AVC系统的子系统,它既能实现电网无功优化,显著减少线损,提高电能质量,又能实现电厂的独立控制,以达到厂内降损节能,优化无功出力和改善母线电压水平的目的。通过协调控制每台发电机的无功进相,实现高压母线的电压控制,降低网内无功补偿设备的要求。

2厂站AVC功能实现方式

我厂500kV系统设计为两台10000w级超超临界燃煤汽轮发电机组,机端电压27kV,机组经主变升压后以3/2接线方式接入500kV升压站。AVC站控层采用国电南瑞科技的Ns3000(V8)软件,间隔层采用西门子AK1703测控装置。厂站AVC系统接收省调主站下发的500kV母线目标电压指令,经过AVC监控软件计算,并综合考虑系统、设备故障、AVR限制、闭锁条件后,计算出电厂应承担的总无功出力,给出各机组能力范围内的调节方案,通过发电机测控装置发出增减磁信号,经DCs系统的AVR控制物理通道向励磁调节器发出控制信号,通过增减励磁调节器电压给定值来改变发电机励磁电流,进而调节发电机无功出力,使500kV母线电压维持在省调下达的母线电压死区范围内,同时在控制过程中保证发电机在规定的参数范围内安全、稳定运行。

3NS3000自动电压控制系统调节问题

在两台机组出力接近时,双机动态闭环运行发现,AVC能合理、经济地分配给每台机组无功功率调节命令:当两台机组出力相差较大时,AVC分配给高负荷机组无功功率少,给低负荷机组无功功率多,致使低负荷机组的机端电压偏低,进一步导致400V厂用电母线电压低于375V的安全允许水平(根据机组在5000w、7000w、8500w工况下进相试验验证,400V厂用电压低于375V会导致主变冷却风扇不停地自启动切换)。AVC动态闭环运行调节情况如表1所示。

4NS3000自动电压控制系统调节策略优化方案

针对上述问题,结合福建省电网AVC系统运行管理规定,优化AVC程序控制调节策略,重新调整无功分配方案,优化闭锁逻辑。

4.I无功功率优化调整

4.1.1无功功率圆定值整定方法

AVC软件设置多段P-Q曲线约束,正常P、Q曲线为平滑曲线状态,功率圆定值设置6个点,每个点为该有功出力范围内对应的无功功率上限、无功功率下限定值,功率圆定值优先从进相试验报告获取(报告只有5000w、7000w、8500w、10080w工况数据),无法从试验报告获取的定值,取厂家出厂试验报告"容量曲线"数据,且各负荷段所对应无功功率上限、下限定值需按进相试验报告和发电机容量曲线试验数据的90%整定。

发电机容量曲线(图1)上的横坐标为有功功率,纵坐标为无功功率,例如,功率圆第6点有功功率取1065(横坐标在0.95pF位置),从曲线图上就可以查出该负荷下对应的无功功率上限值492(纵坐标在0.439pF位置)。

4.1.2无功功率调节策略优化

调整AVC无功步长调节计算公式,当|算出的无功目标值-当前机组无功值|<步长,不发调节命令:调节脉冲宽度,用"步长/系数"计算方法下发调节命令周期:每调节一次无功,母线电压变化量缺省设置为0.5kV,高压母线电压控制值死区设定为±0.5kV。

4.2AVC调节时间限值优化

将增减励磁时间间隔缺省设定为1s(连续调节间隔时间),并与全站参数中AVC调节间隔时间(秒)配合使用。当1个调节命令执行时间超过300ms,判定继电器输出节点出现粘连,闭锁AVC调节命令输出。

4.3增加全站AVC闭锁判据

(1)500kV母线电压目标值、厂站母线电压出现"无效"或"死数据":

(2)全站AVC遥信闭锁、全站AVC遥测闭锁动作。

4.4机组增减磁闭锁条件优化

4.4.1增加遥信闭锁条件

3号发电机与4号发电机同时闭锁信号出现,闭锁机组增、减磁。

4.4.2遥测闭锁条件优化

发电机有功、发电机频率出现"无效/死数据、越上/下限"报警,闭锁机组增、减磁:发电机有功下限按机组最低允许的稳燃负荷设定。

发电机无功功率、端电压、定子电流、转子电流、6kVA/B段厂用电电压出现"无效/死数据",闭锁机组增、减磁:出现"越上限"报警,机组增磁闭锁:出现"越下限"报警,机组减磁闭锁。机端与厂用电电压上限按额定电压的5%整定,下限按额定电压的-5%整定:500kV母线电压目标值、当地设定负荷值、当前母线运行电压出现"越上限"报警,机组增磁闭锁,出现"越下限"报警,机组减磁闭锁。500kV母线电压目标值上限定值根据调度计划处每月下发的值设定。

5AAV2数据优化后

AVC程序控制策略优化后,经两台机组动态闭环运行调节试验验证,在不同负荷工况下,AVC系统都能按照P-Q曲线限定的功率圆范围合理分配无功调节,监测机端电压、厂用电电压正常,以及发电机定子铁芯、定子线圈及端部构件温度均在正常范围内,保证机组安全稳定运行。动态闭环运行数据如表2所示。

6结语

全站自动电压控制系统是保证系统安全、经济、优质运行,并作为系统安全稳定预防性控制措施的重要技术手段,通过对发电机组的无功功率进行控制,使得发电厂高压母线的电压值与调度下发的母线电压值误差不超过0.5kV,从而达到提高本地区的供电电压水平,改善地区电网电能质量的目的。AVC运行时必须受到每台发电机组的容量曲线、运行状态、机端电压、厂用电电压等因素的制约,这些制约条件同时也要执行地区电网AVC系统运行管理规定。