自动电压控制在抽水蓄能电站应用研究

自动电压控制在抽水蓄能电站应用研究

发表时间：2016-08-26T15:30:04.363Z 来源：《电力设备》2016年第12期作者：黄志鸿

[导读] 抽水蓄能电站是近几年我国新兴的电力发展项目，是一种形式极为特殊的水电站结构。

黄志鸿

（南方电网调峰调频发电公司清远蓄能发电有限公司广东清远）

摘要：我国电力产业的发展速度在不断的加快，而针对电力产业相应的技术也在不断的发展和进步，其中抽水蓄能电站的自动电压控制机制也在逐渐的完善，相关人员只有建立健全相应的发展和管理机制，才能有效的推进整体技术的电站的持续性发展。本文针对抽水蓄能电站的内涵和发展背景进行了简要的分析，并有效阐述了自动电压控制项目机组无功控制策略，旨在为相应的管理人员提供有效的技术分析，以供参考。

关键词：自动电压控制；抽水蓄能；电站；应用

一、抽水蓄能电站的内涵和发展背景

（一）抽水蓄能电站的内涵

抽水蓄能电站是近几年我国新兴的电力发展项目，是一种形式极为特殊的水电站结构，在抽水蓄能电站中，主要分为上水库和下水库，主要依据的就是电网低谷负荷时，利用其剩余电力进行实际的蓄能，整体的蓄能顺序是从下到上。抽水蓄能电站的运行过程主要集中在电网高峰负荷时，功效就是弥补整体结构的高峰电力不足[1]。另外，在实际抽水蓄能电站运行过程中，抽水蓄能电站具有显著的项目特性，这也是其被广为使用的原因。其一，抽水蓄能电站是兼备发电站和用户两重身份的组成结构，抽水蓄能电站利用自身的填谷作用进行相应的电力操作，这也是任何其他形式的发电站所无法企及的。其二，抽水蓄能电站的启动时间短，不仅整体启动时间十分迅速，在运行过程中也特别的灵活可靠，并且在负荷发生急剧变化时，抽水蓄能电站能利用本身的特性及时的做出相应的反应。特别要注意的是，抽水蓄能电站除了自身的特质外，相应的功能项目还包括调频、调相以及事故备用，对于电力发展来说，具有至关重要的作用[2]。

（二）抽水蓄能电站的背景

我国经济迅速增长的同时，也带动了大多数的行业发展，其中电力系统发展速度非常快。而在电力系统中，抽水蓄能电站的发展和进步是时代进步的结果，这不仅是对能源开发的重视，也是对能源节约利用的体现。抽水蓄能电站在运行过程中，有效的承担了削峰填谷的中坚力量，特别是在当今，抽水蓄能电站在我核电站中的应用更加的广泛。在抽水蓄能电站实际运行过程中，抽水蓄能电站与火电配合运行，既节约了整体的能源燃耗，也保障了火电设备的利用效率，有效的改善了整体电网供电环境的基本质量，这对于新时期国家电力结构的发展具有深远的助推力量。而利用抽水蓄能电站自动电压控制结构，形成无功功率调节的结构，就能保证电压质量，提升整体电网的实际性能，例如：清远抽水蓄能电站根据《南方电网自动电压控制（AVC）技术规范》设计了一套电压自动控制系统，运行在两台服务器上，互为备用，对机组发电、发电调相、抽水调相工况运行时电站的母线电压进行调控。2016年春节期间，南方电网电力调度中心要求清远抽水蓄能电站已投运的两台机组在夜间泵工况运行时以最大进相能力运行，有效缓解了春节期间负荷端电压偏高的问题，保障了春节供电的可靠性。。

二、自动电压控制结构中机组无功出力控制模式

（一）自动电压控制结构中机组无功出力能力分析

在抽水蓄能电站运行的过程中，相应的发电形式非常多样化，但是也会存在一些限制，抽水蓄能电站发电操作和抽水操作不能实现同时性.因此，在抽水蓄能电站运行过程中，相应系统只进行发电工作，或者是发电调相混合运行，另外一种情况就是抽水工作，或者是抽水调相混合运行。例如，若是在发电240MW的实际工况中，抽水蓄能电站的无功出力范围为会维系在-90MVar到+90MVar之间。而当抽水蓄能电站在发电320MW的满发情况中，抽水蓄能电站的无功出力范围为会变为-70MVar到+120MVar之间。也就是说，整体抽水蓄能机组若是正常运行，则其抽水工况作用项目中发电工况要比无功调节范围大一些。另外，在实际运行过程中，抽水功率若是较大，则相应的机组基本已经丧失了无功正向出力的可能性。除此之外，若是抽水蓄能电站在并行发电调相和抽水调相情况，则整体的机组的无功出力能力会控制在-99MVar到+120MVar的范围内。总之，在实际抽水蓄能电站运行过程中，正向无功是被系统拒绝的，为了有效的避免环流问题，整体机组无功方向需一致，这样的操作能有效的满足抽水蓄能电站的作用，向整体电网结构吸收无功[3]。

（二）自动电压控制结构中机组无功出力限制条件分析

在实际系统运行过程中，针对电气量异常问题要进行及时的检查和督办。主要的电气量异常问题包括：电气模拟量数据不稳定、电气模拟量数据不合理、电气模拟量波动幅度过大、电气模拟量和实际数据之间差距过大等问题，另外，还会存在励磁状态异常的情况。若是遇到电气模拟量异常的问题，相关抽水蓄能电站要运行必要的管理措施和应急工作。其一，闭锁调控。常见的闭锁调控会分为单向闭锁、双向闭锁、超限反调以及功能退出。单向闭锁是针对系统内部发生了闭锁增减磁的问题，引起电气模拟量出现问题，而利用单向反锁功能能有效的保证数据的恢复。双向闭锁能利用电站中异常情况实现闭锁增磁和闭锁减磁功效，并且能对机组有功异常现象、数据异常现象以及数据快速波动现象进行集中的项目调节，利用其自身的项目优势保证系统在数据正常后复归。超限反调是针对单向闭锁的部分电气量，利用电气量的反调节，保证其达到闭锁限值后停止。在功能退出项目中，AVC强制退出，整体系统安全，若不能自动恢复，则必须借助人工投入AVC。其二，电气量闭锁值与反调值。主要关注的是两种情况，第一种：抽水蓄能电站的实际电气量已经达到高限边际时，相应的AVC结构要维持在增磁闭锁情况，其闭锁条件为: ,而反调条件为。第二种：抽水蓄能电站的实际电气量已经达到低限边际时，相应的AVC 结构要维持在减磁闭锁情况，其闭锁条件为: ,而反调条件为。

（三）自动电压控制结构中机组无功出力控制分析

在抽水蓄能电站运行过程中，主要采取的是内桥接线措施，而其高压母线的实际目标值会利用高压出线电压互感器的电压为参数参考。另外，由于实际的电网系统在不断的变化，就导致整体系统中AVC系统会由于目标值的调节而产生计算机电网系统的电抗，再利用电压偏差有效估算无用功。最后，相应的工作人员要计算由各种安全约束的条件，并且保证各台发电机组产生的无功在上下限值范围内，真