10000w火電機(jī)組AVC系統(tǒng)控制策略優(yōu)化

1廠站自動電壓控制系統(tǒng)功能

電廠自動電壓控制(AutomaticVoltageControl,AVC)系統(tǒng)是電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的子系統(tǒng),它既能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)無功優(yōu)化,顯著減少線損,提高電能質(zhì)量,又能實(shí)現(xiàn)電廠的獨(dú)立控制,以達(dá)到廠內(nèi)降損節(jié)能,優(yōu)化無功出力和改善母線電壓水平的目的。通過協(xié)調(diào)控制每臺發(fā)電機(jī)的無功進(jìn)相,實(shí)現(xiàn)高壓母線的電壓控制,降低網(wǎng)內(nèi)無功補(bǔ)償設(shè)備的要求。

2廠站AVC功能實(shí)現(xiàn)方式

我廠500kV系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩臺10000w級超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組,機(jī)端電壓27kV,機(jī)組經(jīng)主變升壓后以3/2接線方式接入500kV升壓站。AVC站控層采用國電南瑞科技的Ns3000(V8)軟件,間隔層采用西門子AK1703測控裝置。廠站AVC系統(tǒng)接收省調(diào)主站下發(fā)的500kV母線目標(biāo)電壓指令,經(jīng)過AVC監(jiān)控軟件計(jì)算,并綜合考慮系統(tǒng)、設(shè)備故障、AVR限制、閉鎖條件后,計(jì)算出電廠應(yīng)承擔(dān)的總無功出力,給出各機(jī)組能力范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)方案,通過發(fā)電機(jī)測控裝置發(fā)出增減磁信號,經(jīng)DCs系統(tǒng)的AVR控制物理通道向勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出控制信號,通過增減勵磁調(diào)節(jié)器電壓給定值來改變發(fā)電機(jī)勵磁電流,進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功出力,使500kV母線電壓維持在省調(diào)下達(dá)的母線電壓死區(qū)范圍內(nèi),同時在控制過程中保證發(fā)電機(jī)在規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3NS3000自動電壓控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)問題

在兩臺機(jī)組出力接近時,雙機(jī)動態(tài)閉環(huán)運(yùn)行發(fā)現(xiàn),AVC能合理、經(jīng)濟(jì)地分配給每臺機(jī)組無功功率調(diào)節(jié)命令:當(dāng)兩臺機(jī)組出力相差較大時,AVC分配給高負(fù)荷機(jī)組無功功率少,給低負(fù)荷機(jī)組無功功率多,致使低負(fù)荷機(jī)組的機(jī)端電壓偏低,進(jìn)一步導(dǎo)致400V廠用電母線電壓低于375V的安全允許水平(根據(jù)機(jī)組在5000w、7000w、8500w工況下進(jìn)相試驗(yàn)驗(yàn)證,400V廠用電壓低于375V會導(dǎo)致主變冷卻風(fēng)扇不停地自啟動切換)。AVC動態(tài)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)節(jié)情況如表1所示。

4NS3000自動電壓控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)策略優(yōu)化方案

針對上述問題,結(jié)合福建省電網(wǎng)AVC系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)定,優(yōu)化AVC程序控制調(diào)節(jié)策略,重新調(diào)整無功分配方案,優(yōu)化閉鎖邏輯。

4.I無功功率優(yōu)化調(diào)整

4.1.1無功功率圓定值整定方法

AVC軟件設(shè)置多段P-Q曲線約束,正常P、Q曲線為平滑曲線狀態(tài),功率圓定值設(shè)置6個點(diǎn),每個點(diǎn)為該有功出力范圍內(nèi)對應(yīng)的無功功率上限、無功功率下限定值,功率圓定值優(yōu)先從進(jìn)相試驗(yàn)報(bào)告獲取(報(bào)告只有5000w、7000w、8500w、10080w工況數(shù)據(jù)),無法從試驗(yàn)報(bào)告獲取的定值,取廠家出廠試驗(yàn)報(bào)告"容量曲線"數(shù)據(jù),且各負(fù)荷段所對應(yīng)無功功率上限、下限定值需按進(jìn)相試驗(yàn)報(bào)告和發(fā)電機(jī)容量曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)的90%整定。

發(fā)電機(jī)容量曲線(圖1)上的橫坐標(biāo)為有功功率,縱坐標(biāo)為無功功率,例如,功率圓第6點(diǎn)有功功率取1065(橫坐標(biāo)在0.95pF位置),從曲線圖上就可以查出該負(fù)荷下對應(yīng)的無功功率上限值492(縱坐標(biāo)在0.439pF位置)。

4.1.2無功功率調(diào)節(jié)策略優(yōu)化

調(diào)整AVC無功步長調(diào)節(jié)計(jì)算公式,當(dāng)|算出的無功目標(biāo)值-當(dāng)前機(jī)組無功值|<步長,不發(fā)調(diào)節(jié)命令:調(diào)節(jié)脈沖寬度,用"步長/系數(shù)"計(jì)算方法下發(fā)調(diào)節(jié)命令周期:每調(diào)節(jié)一次無功,母線電壓變化量缺省設(shè)置為0.5kV,高壓母線電壓控制值死區(qū)設(shè)定為±0.5kV。

4.2AVC調(diào)節(jié)時間限值優(yōu)化

將增減勵磁時間間隔缺省設(shè)定為1s(連續(xù)調(diào)節(jié)間隔時間),并與全站參數(shù)中AVC調(diào)節(jié)間隔時間(秒)配合使用。當(dāng)1個調(diào)節(jié)命令執(zhí)行時間超過300ms,判定繼電器輸出節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)粘連,閉鎖AVC調(diào)節(jié)命令輸出。

4.3增加全站AVC閉鎖判據(jù)

(1)500kV母線電壓目標(biāo)值、廠站母線電壓出現(xiàn)"無效"或"死數(shù)據(jù)":

(2)全站AVC遙信閉鎖、全站AVC遙測閉鎖動作。

4.4機(jī)組增減磁閉鎖條件優(yōu)化

4.4.1增加遙信閉鎖條件

3號發(fā)電機(jī)與4號發(fā)電機(jī)同時閉鎖信號出現(xiàn),閉鎖機(jī)組增、減磁。

4.4.2遙測閉鎖條件優(yōu)化

發(fā)電機(jī)有功、發(fā)電機(jī)頻率出現(xiàn)"無效/死數(shù)據(jù)、越上/下限"報(bào)警,閉鎖機(jī)組增、減磁:發(fā)電機(jī)有功下限按機(jī)組最低允許的穩(wěn)燃負(fù)荷設(shè)定。

發(fā)電機(jī)無功功率、端電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、6kVA/B段廠用電電壓出現(xiàn)"無效/死數(shù)據(jù)",閉鎖機(jī)組增、減磁:出現(xiàn)"越上限"報(bào)警,機(jī)組增磁閉鎖:出現(xiàn)"越下限"報(bào)警,機(jī)組減磁閉鎖。機(jī)端與廠用電電壓上限按額定電壓的5%整定,下限按額定電壓的-5%整定:500kV母線電壓目標(biāo)值、當(dāng)?shù)卦O(shè)定負(fù)荷值、當(dāng)前母線運(yùn)行電壓出現(xiàn)"越上限"報(bào)警,機(jī)組增磁閉鎖,出現(xiàn)"越下限"報(bào)警,機(jī)組減磁閉鎖。500kV母線電壓目標(biāo)值上限定值根據(jù)調(diào)度計(jì)劃處每月下發(fā)的值設(shè)定。

5AAV2數(shù)據(jù)優(yōu)化后

AVC程序控制策略優(yōu)化后,經(jīng)兩臺機(jī)組動態(tài)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)節(jié)試驗(yàn)驗(yàn)證,在不同負(fù)荷工況下,AVC系統(tǒng)都能按照P-Q曲線限定的功率圓范圍合理分配無功調(diào)節(jié),監(jiān)測機(jī)端電壓、廠用電電壓正常,以及發(fā)電機(jī)定子鐵芯、定子線圈及端部構(gòu)件溫度均在正常范圍內(nèi),保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。動態(tài)閉環(huán)運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所示。

6結(jié)語

全站自動電壓控制系統(tǒng)是保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行,并作為系統(tǒng)安全穩(wěn)定預(yù)防性控制措施的重要技術(shù)手段,通過對發(fā)電機(jī)組的無功功率進(jìn)行控制,使得發(fā)電廠高壓母線的電壓值與調(diào)度下發(fā)的母線電壓值誤差不超過0.5kV,從而達(dá)到提高本地區(qū)的供電電壓水平,改善地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。AVC運(yùn)行時必須受到每臺發(fā)電機(jī)組的容量曲線、運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)端電壓、廠用電電壓等因素的制約,這些制約條件同時也要執(zhí)行地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)定。