電廠自動(dòng)調(diào)壓裝置演示

電廠自動(dòng)調(diào)壓裝置演示第一頁，共四十八頁，2022年，8月28日

電網(wǎng)AVC概述

電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的目標(biāo)(1)提高電壓合格率

(2)優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流，使得網(wǎng)損最小化(3)實(shí)現(xiàn)無功電壓的自動(dòng)調(diào)整，減輕調(diào)度及現(xiàn)場值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度第二頁，共四十八頁，2022年，8月28日(1)在調(diào)度端進(jìn)行電網(wǎng)無功優(yōu)化計(jì)算，把結(jié)果下發(fā)到電網(wǎng)各可控節(jié)點(diǎn)（如電廠、變電站）(2)電廠AVC裝置根據(jù)下發(fā)的指令調(diào)整電廠的高壓母線電壓或機(jī)組的無功出力。(3)變電站AVC裝置根據(jù)下發(fā)指令調(diào)整主變分接頭、投切變電站低壓無功補(bǔ)償設(shè)備。

控制手段第三頁，共四十八頁，2022年，8月28日電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的控制示意圖電廠機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)或DCS變電站低壓電容器/電抗器投退、主變有載分接頭調(diào)整變電站AVC裝置電廠AVC裝置AVC主站調(diào)度側(cè)通道廠站側(cè)第四頁，共四十八頁，2022年，8月28日上海銥控電力科技有限公司自1997年研制并投運(yùn)第一臺(tái)電廠側(cè)AVC裝置至今，已經(jīng)安裝了電廠側(cè)AVC裝置169余套，變電站AVC裝置20余套。經(jīng)過10年來大量的現(xiàn)場實(shí)踐及同多家AVC主站的配合經(jīng)驗(yàn)使得我們的裝置融入了可靠的控制策略和完善的保護(hù)措施。我們的裝置可以響應(yīng)調(diào)度與電廠的各種要求，由于裝置設(shè)計(jì)的開放性，任何新的需求都可以方便的加入。

第五頁，共四十八頁，2022年，8月28日上海銥控電廠AVC設(shè)備安裝情況華中電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、河南電網(wǎng)、山東電網(wǎng)、黑龍江電網(wǎng)、江西電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)欄目單位統(tǒng)計(jì)數(shù)字1投運(yùn)電廠數(shù)量廠562投運(yùn)機(jī)組數(shù)量臺(tái)1423在建電廠數(shù)量廠124在建機(jī)組數(shù)量臺(tái)365其中600MW及以上機(jī)組臺(tái)146500KV電網(wǎng)接入機(jī)組臺(tái)14首臺(tái)投運(yùn)時(shí)間1997年第六頁，共四十八頁，2022年，8月28日運(yùn)行結(jié)果

2004年2月下旬河南電網(wǎng)的無功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行，投入運(yùn)行的電廠約有30個(gè)，經(jīng)過半年運(yùn)行，使河南電網(wǎng)的電壓合格率達(dá)到歷史最高水平，網(wǎng)損有明顯下降，線損率比2003年同期下降近0.35個(gè)百分點(diǎn)。(詳見下表)2003年與2004年1-4月電壓合格率對(duì)比單位：%1月2月3月4月全年最高2003年78.2682.8589.9390.2593.392004年82.9892.2794.5894.62第七頁，共四十八頁，2022年，8月28日2003年與2004年1-12月網(wǎng)損電量對(duì)比（電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)）單位：萬千瓦時(shí)2003年2月-2004年1月2004年2月2005年1月月份系統(tǒng)總供電量損耗電量線損率(%)系統(tǒng)總供電量損耗電量線損率(%)2480187.248014.591.67591672.248750.121.483566005.549275.811.64639856.017657.291.204541439.828188.931.51608731.247643.641.265552785.607926.831.43597436.018336.681.406558524.749397.311.68608474.668276.101.367590157.519818.111.66694373.829880.141.428597176.009694.861.62645570.199311.151.449532725.608901.021.67613031.527098.51.1610541431.679095.371.68639674.967457.011.1711575522.169674.951.68661230.8610018.291.5212679460.0014840.712.18747960.969568.471.281589826.339865.041.67766363.309191.61.20總計(jì)6805242.21114693.531.677814375.77103188.991.32第八頁，共四十八頁，2022年，8月28日一、電廠側(cè)AVC裝置的作用與功能1、裝置的作用：用于發(fā)電廠母線電壓自動(dòng)控制2、裝置功能：1）接收AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的電廠母線電壓目標(biāo)指令/全廠無功目標(biāo)指令/單機(jī)無功目標(biāo)指令。目標(biāo)指令類型的選擇主要考慮：

●上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的管轄范圍（高壓母線還是機(jī)端電壓）

●信息量（高廠變的參數(shù)及分頭位置等）

第九頁，共四十八頁，2022年，8月28日2）電廠AVC裝置根據(jù)目標(biāo)指令，在充分考慮各種約束條件后，將無功功率合理分配給每臺(tái)機(jī)組，發(fā)出增減磁信號(hào)給勵(lì)磁系統(tǒng)（或通過DCS），由勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)組無功，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)指令。3）在控制過程中以可靠的調(diào)整策略和完善保護(hù)措施保證發(fā)電機(jī)在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。第十頁，共四十八頁，2022年，8月28日銥控的電廠AVC裝置既可以較為簡單的接受主站單機(jī)無功指令，直控發(fā)電機(jī)無功，更可以按電廠高壓母線電壓曲線或主站遙調(diào)指令以當(dāng)?shù)鼗蜻b調(diào)方式自動(dòng)控制，在運(yùn)行過程中還可智能化自動(dòng)校正，精確保持控制目標(biāo)。就保護(hù)而言，不但做到了各種過載保護(hù)，還具有較復(fù)雜的功角保護(hù)、進(jìn)相低勵(lì)曲線保護(hù)，暫態(tài)過程保護(hù)等。第十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日二、AVC裝置設(shè)備框圖銥控的AVC設(shè)備是以每臺(tái)機(jī)組為單位來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的，每個(gè)控制單元都具有數(shù)據(jù)采集、控制和保護(hù)等功能，實(shí)現(xiàn)了單元控制的智能化。從而整個(gè)控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行可靠。第十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日三、銥控AVC裝置的電壓-無功控制特點(diǎn)

●根據(jù)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的不同要求，可以實(shí)現(xiàn)電壓/無功的遙調(diào)、當(dāng)?shù)睾腿斯とN控制模式控制。

●根據(jù)現(xiàn)場不同情況，機(jī)組無功目標(biāo)分配可以按等功率因數(shù)、無功容量等比例、相似調(diào)節(jié)裕度等策略，根據(jù)不同時(shí)段（高峰、平峰和低谷）進(jìn)行分配，也可以根據(jù)用戶要求定制。第十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日四、銥控AVC裝置專有技術(shù)●為精確進(jìn)行電壓－無功的轉(zhuǎn)換計(jì)算，銥控AVC設(shè)備采用了系統(tǒng)阻抗自辨識(shí)技術(shù)

1.根據(jù)母線電壓目標(biāo)值求得電廠發(fā)出總無功功率目標(biāo)值。一般來說，電廠的等值圖如圖所示。第十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日設(shè)當(dāng)前220kV母線電壓為Ui，調(diào)節(jié)目標(biāo)電壓為Uj；當(dāng)前電廠送入系統(tǒng)的無功Qi；為使母線電壓達(dá)到Uj需向系統(tǒng)送出的無功功率為Qj；系統(tǒng)阻抗用Ｘ表示。X用自學(xué)習(xí)方法進(jìn)行辨識(shí)。Qj=Uj（（Uj-Ui）/X+Qi/Ui）第十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日2、用自學(xué)習(xí)法辨識(shí)系統(tǒng)阻抗對(duì)于系統(tǒng)阻抗，在開始時(shí)可估算一個(gè)值置入作為初始值X0；經(jīng)過一次調(diào)節(jié)，即可用求出的X值。在以后的運(yùn)行中，一般宜用5次左右的調(diào)整值算得

第十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日

tuaijkb圖中t是算出發(fā)電機(jī)目標(biāo)無功值后延時(shí)調(diào)節(jié)的時(shí)間，u是電廠高壓母線當(dāng)前電壓值；ab間表示電廠高壓母線電壓合格率。a點(diǎn)為下限值，b點(diǎn)為上限值。j點(diǎn)代表目標(biāo)電壓值，i點(diǎn)與k點(diǎn)之間表示死區(qū)。用模糊控制時(shí)可用最小死區(qū)，比如±1KV。詳細(xì)請(qǐng)參閱《電網(wǎng)技術(shù)》2000年第四期何南強(qiáng)劉予丹：《具有自辨識(shí)功能的模糊自動(dòng)電壓無功控制裝置》●為平衡調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)次數(shù)的矛盾，銥控AVC設(shè)備采用了模糊控制技術(shù)對(duì)調(diào)節(jié)頻度進(jìn)行控制。第十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日●為保證多臺(tái)機(jī)組同時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)不產(chǎn)生大幅度波動(dòng)，銥控AVC設(shè)備采用了波動(dòng)平衡控制技術(shù)。●為了防止超調(diào)，銥控AVC設(shè)備的下位機(jī)采用了基于預(yù)測技術(shù)的動(dòng)態(tài)步長調(diào)節(jié)?！馎VC裝置支持機(jī)組的進(jìn)相運(yùn)行，并可采用折線方式設(shè)定無功下限。

第十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日●

銥控AVC設(shè)備支持當(dāng)?shù)毓δ?，從而能在沒有主站控制的情況下，繼續(xù)保持電廠電壓的合格。用戶可以設(shè)定一條24小時(shí)的電壓曲線，當(dāng)設(shè)置在“當(dāng)?shù)亍蹦Ｊ较?，或者主站通信中斷超過設(shè)定時(shí)間后，AVC裝置可以跟蹤這條曲線，對(duì)高壓母線進(jìn)行控制。第十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日●

銥控AVC設(shè)備直接從RTU讀取目標(biāo)指令數(shù)據(jù)，中間沒有任何模擬環(huán)節(jié)，從而提高了數(shù)據(jù)接收精度和系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了設(shè)備投資?！胥灴谹VC設(shè)備可以根據(jù)用戶的需求，將采集的全部模擬量、開關(guān)量信號(hào)上傳給主站，還可以提供目標(biāo)指令返校。第二十頁，共四十八頁，2022年，8月28日

●銥控AVC設(shè)備以機(jī)組為控制單元，具有獨(dú)立采樣功能（采樣頻率為50毫秒），既可以使用RTU的數(shù)據(jù)獨(dú)立調(diào)整，也可以獨(dú)立采集、混合采集。由于采用混合采集方式采集的數(shù)據(jù)具有很高的實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，這樣既保持與調(diào)度側(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的一致，又在運(yùn)行中始終保持調(diào)節(jié)的穩(wěn)定和快速響應(yīng)，并能及時(shí)監(jiān)察電網(wǎng)的暫態(tài)過程，從而使得調(diào)節(jié)品質(zhì)和安全性大為提高。第二十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日一個(gè)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)，其無功優(yōu)化為小時(shí)級(jí)的，電壓控制為分鐘級(jí)的，而對(duì)于機(jī)組無功控制是秒級(jí)的。

AVC主站調(diào)節(jié)頻率河南電網(wǎng)為2分鐘一次，山東電網(wǎng)、華北電網(wǎng)為5分鐘一次，黑龍江電網(wǎng)為15分鐘一次。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的爬坡率一般為每秒3000－10000VAR，快速AVR的強(qiáng)勵(lì)響應(yīng)速度為0.1秒。事故狀態(tài)的識(shí)別（如頻率低于1秒的系統(tǒng)振蕩等情況）功角計(jì)算的準(zhǔn)確性均要求數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性。

因此機(jī)組的無功控制環(huán)越小越好，數(shù)據(jù)刷新率應(yīng)該低于秒級(jí)。

第二十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日部分機(jī)組或電廠，由于實(shí)際參數(shù)的偏差等原因，某些電氣量的越限與理論計(jì)算值不一致，所以并不因遵守PQ曲線調(diào)節(jié)就能保證不越限，基于這種情況，我們的AVC裝置增加了廠用電壓超限保護(hù)、功率因數(shù)超限保護(hù)、功角超限保護(hù)、AVR調(diào)節(jié)超速閉鎖、AVR過調(diào)保護(hù)等，為實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)，需要的一些參數(shù)RTU不能夠提供，有些能提供但實(shí)時(shí)性和連續(xù)性得不到滿足。第二十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)的一致性1、AVC設(shè)備采集的參數(shù)應(yīng)該和機(jī)組控制系統(tǒng)的參數(shù)一致2、系統(tǒng)電壓應(yīng)該同主站采集的數(shù)據(jù)（RTU）一致3、接收主站的控制命令應(yīng)該避免DA/AD轉(zhuǎn)換。第二十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日如何保證數(shù)據(jù)的一致性1、AVC測量回路保持足夠的精度，比如與現(xiàn)場數(shù)據(jù)靜態(tài)校核，采用雙輸出變送器等。2、AVC裝置讀取RTU、NCS、DCS等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)校核3、AVC裝置直接從RTU讀取控制指令的數(shù)字信息第二十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日約束條件保護(hù)控制策略AVC子站與AVC主站通信中斷當(dāng)子站與AVC主站出現(xiàn)通信故障時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)（可以人工設(shè)定）保持執(zhí)行最后一次正確的指令，如果超過這段時(shí)間，可以擇子站退出AVC控制或者跟蹤預(yù)先設(shè)定的當(dāng)?shù)仉妷呵€運(yùn)行。在此過程中均有告警和提示。AVC子站與DCS、RTU、NCS等設(shè)備間數(shù)據(jù)共享通信中斷AVC退出，上位機(jī)報(bào)警AVC子站與DCS或AVR握手失敗AVC退出，上位機(jī)報(bào)警指令超過偏差拒絕執(zhí)行，向主站返回拒動(dòng)信息機(jī)端電壓越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。母線電壓越限上位機(jī)報(bào)警，拒絕超限方向命令。機(jī)組無功越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。定子電流越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。轉(zhuǎn)子電流越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。廠用電越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。功率因數(shù)越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。功角越限上位機(jī)報(bào)警，自動(dòng)拉回，拒絕超限方向命令。AVR調(diào)節(jié)超速在調(diào)節(jié)過程中，如果AVR在較短的時(shí)間內(nèi)，其變化速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其爬坡率，則AVC裝置閉鎖并告警。AVR過調(diào)在調(diào)節(jié)脈沖結(jié)束后一定時(shí)間內(nèi)，無功增量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其應(yīng)有的增量，則AVC裝置閉鎖并告警。調(diào)整拒動(dòng)AVC退出，上位機(jī)告警輸出接點(diǎn)粘連AVC退出，上位機(jī)告警電源掉電AVC退出，全部輸出閉鎖，上位機(jī)告警PT斷線AVC退出，上位機(jī)告警電網(wǎng)波動(dòng)AVC退出，上位機(jī)告警系統(tǒng)振蕩AVC退出，上位機(jī)告警五、主要保護(hù)控制策略第二十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日六、AVC裝置設(shè)備介紹上位機(jī)：工業(yè)平板電腦下位機(jī)：PLC模塊化結(jié)構(gòu)，配置靈活，維修方便性能可靠，抗干擾能力強(qiáng)平均故障間隔40萬小時(shí)第二十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日發(fā)電機(jī)組調(diào)壓下位機(jī)調(diào)壓上位機(jī)RTU或數(shù)據(jù)網(wǎng)基于PLC的AVC設(shè)備連接框圖第二十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三十頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日銥控AVC裝置可以提供脈寬、限制脈寬、脈沖和模擬量輸出4種調(diào)節(jié)模式。脈寬型帶限制脈寬型脈沖型幾種常見的調(diào)壓脈沖（以增磁為例）第三十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日軟件界面第三十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日后臺(tái)機(jī)設(shè)置界面第三十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日本地目標(biāo)設(shè)置界面第三十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)查詢界面第三十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日電壓統(tǒng)計(jì)報(bào)表第三十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日電壓統(tǒng)計(jì)餅圖第三十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日基于PLC的AVC裝置第四十頁，共四十八頁，2022年，8月28日產(chǎn)品型號(hào)VP-PLC-TGY系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上位機(jī)＋下位機(jī)控制目標(biāo)母線電壓目標(biāo)、全廠無功目標(biāo)、單機(jī)無功目標(biāo)與主站通信方式調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)/RTU串行通信/RTU模擬量、開關(guān)量硬連接/E1通道廠站端通信方式光纖傳輸串行通信支持的通信協(xié)議CDT、1801、DNP3.0、101、104、TCP/IP、UDP/IP、MODBUS、G.703（VP-EC203-TGY支持）脫離RTU獨(dú)立工作可數(shù)據(jù)一致性1、與現(xiàn)場數(shù)據(jù)靜態(tài)校核，2、采用雙輸出變送器，3、從RTU讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，4、利用RTU/DCS數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)校核。模擬量使用母線電壓、有功、無功、機(jī)端電壓、廠用電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流開關(guān)量使用就地投切信號(hào)、DCS握手信號(hào)輸入、AVR握手信號(hào)輸入、一次接線方式改變模擬量輸出上位機(jī)優(yōu)化分配后的單機(jī)無功目標(biāo)開關(guān)量輸出DCS握手信號(hào)輸出、AVR握手信號(hào)輸出、增磁、減磁工作模式遠(yuǎn)方控制：根據(jù)AVC主站下達(dá)的母線電壓或無功目標(biāo)進(jìn)行控制。當(dāng)?shù)乜刂疲鹤詣?dòng)跟蹤母線電壓/全廠無功計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)母線電壓自動(dòng)控制。當(dāng)?shù)厝斯た刂疲嚎墒謩?dòng)下發(fā)母線電壓/全廠無功目標(biāo)和各發(fā)電機(jī)組的無功設(shè)定值，根據(jù)人工設(shè)定值進(jìn)行控制。電廠AVC設(shè)備參數(shù)指標(biāo)第四十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日無功分配策略等功率因數(shù)：按功率因數(shù)相近策略分配給各個(gè)機(jī)組。機(jī)組無功容量成比例：按機(jī)組的無功容量在各個(gè)機(jī)組間進(jìn)行分配。相似的調(diào)整裕度：各臺(tái)機(jī)組都有相似的無功裕度保護(hù)主站通信故障保護(hù)主站目標(biāo)超限保護(hù)目標(biāo)與現(xiàn)場情況矛盾保護(hù)系統(tǒng)擾動(dòng)及振蕩閉鎖保護(hù)（包括PT斷線）一次接線方式改變自適應(yīng)運(yùn)行方式改變過程保護(hù)無功超限保護(hù)母線電壓超限保護(hù)機(jī)端電壓超限保護(hù)定子電流超限保護(hù)（PQ越限）轉(zhuǎn)子電流超限保護(hù)（PQ越限）廠用電壓超限保護(hù)功率因數(shù)超限保護(hù)（PQ越限）功角超限保護(hù)（PQ越限）AVR調(diào)節(jié)超速閉鎖AVR過調(diào)保護(hù)設(shè)備故障保護(hù)（包括調(diào)整拒動(dòng)、輸出接點(diǎn)粘連、RTU各種故障，電源掉電輸出閉鎖等）返回主站信息目標(biāo)反饋值/全廠有功、無功/單機(jī)有功、無功/單機(jī)有功、無功限值，AVC設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)/子站拒絕執(zhí)行指令的原因（華中電網(wǎng)要求）/機(jī)端電壓（黑龍江AVC主站要求）。核心功能系統(tǒng)阻抗自辨識(shí)、機(jī)組間無功調(diào)節(jié)波動(dòng)平衡控制、調(diào)節(jié)頻度模糊控制、調(diào)整步長預(yù)測