电厂的电压无功控制策略和实现方式

电厂的电压无功控制策略和实现方式

邱军，梁才浩

(华中科技大学,武汉430074)

摘要：阐述了电厂电压无功控制的手段、目标、策略和实现方式;分析了约束条件;比较了目前几种主要的电压无功控制实现方式。提出了一种新型的具有独立输入系统的电压无功控制实现方式，该方式具有很高的实用价值。

关键词：电厂;电压;无功；励磁调节器；计算机监控系统ﻫ

Straｔegies and Ｉmplementａtion Modeｓof Voltage ａndﻫReａctive Poweｒ Control

foｒ Pｏｗeｒ Pｌaｎt

QIＵＪuｎ，ＬIANGCai－hao

(Colleｇe oｆ Eｌｅctricａl＆Elｅctrｏnｉｃ Eｎgiｎeeriｎg，Hｕａzhong Ｕnｉversity of Scienｃe&Technｏlｏｇy,Wuhａn 43０0７4，Ｃhina)

Absｔraｃt:The ｍeans ａnd objｅcts ｏｆ voｌｔａge aｎd rｅaｃtiｖe ｐｏｗer con ｔｒol for power pｌanｔ，ａs ｗell as theｓtraｔegies ａnｄ implementatioｎ modes are ｄisｃussed,aｎd ａnalyseｓ sｏme ｒeｓｔrｉctｅd conｄitiｏnｓ.Severａl curｒentvo ｌtage／vaｒcoｎtrolimplｅmｅntaｔｉｏn moｄes are aｌｓｏｃompared.Furthermore a ｎew ｖoｌtａｇｅ/ｖarcontrolｍｏdｅ ofindepｅnｄented ｉnputｓystｅm ｉs propｏsed.Ｉt is bｅlｉｅｖｅｄ it wiｌlhａｖe hｉｇh appｌied vaｌｕe.

Ｋｅy ｗｏｒds：powｅｒplａｎｔ;voltage;reacｔｉve poweｒ；ｅxcitation regulat ｏｒ；ｃomputer monitｏrinｇsyｓteｍ

ﻫ

1 引言ﻫ电压是衡量电能质量的重要指标,电压的运行水平与无功功率

的平衡密切相关。为了确保系统的运行电压具有正常水平,系统必须拥有足够的无功电源来满足系统负荷和网络对无功功率的需求以及补偿无功功率的损耗。发电机是系统的主要无功电源，因此电厂电压无功控制已成为保证电压质量和无功平衡,提高电网可靠性和经济性必不可少的措施。

从控制手段上讲,电厂的电压无功控制主要通过励磁调节器改变发电机的励磁电流,改变无功功率的分布。从发电机无功出力的约束条件上讲，主要有5个方面:（1)各发电机组定子绕组容许电流;(2)各发电机组转子绕组容许电流;（３）正常运行时机端电压容许的上下限值;(4）机组并联运行时静态稳定性；(5)在线各机组当前允许发出的无功上下限值。从控制目标上讲，主要有3个方面：(1) 维持发电机的机端电压或高压母线电压为设定值;(2）最优分配受控机组之间的无功功率;(3）降低厂内网络功率损耗。ﻫ目前,我国电厂原有的主要靠人工手动调节的电压无功控制方法已不能适应电力系统发展的要求，需要有新的控制方

法和方式。ﻫ

2 电压无功的控制策略ﻫ电厂的电压无功控制通过发电机励磁控制实现,

通过调节励磁调节器改变发电机的励磁电流,改变发电机的无功出力,维持电压稳定。基于对电厂励磁调节器励磁电流的调节，国内外提出了一些自动控制方法,较典型的有以下几种。

2．1 直接给定励磁调节器的设定值

根据电压曲线或运行经验给定励磁调节器的电压设定值，使机端电压维持在设定值。通过单一的励磁调节装置，检测发电机的实际端电压与设定值偏差，将此偏差信号输入发电机的励磁调节器,调节发电机的励磁电流，控制机端电压为设定值。这种方法接线简单，操作方便，易行,投资小,但没有考虑机组间的协调,不能把电站的总无功功率最优分配给各运行机组，只能实现每台机组各自的无功调节。控制原理如图1所示。

为了克服这些不足,进一步增强电力系统稳定性,近年来研究开发了多种励磁系统附加控制器，其功能由软件或硬件（独立装置)实现,即自动电压控制（AV Ｃ）实现。其中,有高压侧电压控制器(HSVC)，利用高压侧电压作为反馈信号的电力系统电压调节器(ＰＳVR）等。它们与励磁调节器共同控制电厂的电压无功。本文把励磁系统附加控制器统称为AVC。ﻫ2．2 高压母线侧电压信号引入控制系统ﻫ发电厂与系统的连接点是发电厂升压变压器的高压侧，无论从技术还是从商业的角度上看,都更应该关注发电厂高压侧母线的电压控制（highｓｉde ｖｏltage ｃontrol,HＳVC）和整个发电厂与系统的无功交换[1]。从技术角度看,与控制机端电压相比，控制发电厂高压侧母线的电压可以更好地控制系统电压,还可提高系统的稳定性[2］。从商业角度看,发输电分开后,发电厂与输电公司成为独立的利益主体,输电公司需要购买发电厂的无功服务来满足系统无功电压控制的要求，发电厂高压侧母线是发电厂和输电公司理所当然的商业界面,即责任和权利的界面。因此,引入高压母线电压信号对稳定电压具有一定的意义。2．2.１高压母线电压控制器（ＨSＶC）

HSVC通过对传统的发电机励磁系统加补偿控制,可以提高电力系统电压稳定性。它能够控制升压变压器高压侧电压为设定值,并且维持高电压水平。它的实现不需要从升压变压器高压侧反馈任何信号,直接利用机端电压与高压侧母线电压之间的数学模型，通过函数转换把实际运行机组的机端电压转变为对应的实际母线电压,然后将其与给定母线电压的偏差信号输入补偿控制器中进行调节，保证高压侧母线电压为设定值。控制原理图如图2示。

文献[3］介绍了高压侧电压控制器的基本原理和特性,分析了它在增强电力系统稳定性方面的作用。通过无功电流补偿函数和升压变压器分接头位置变化引起的电压下降率补偿函数实现机端电压与母线电压的函数转换,为了改善振荡稳定性增加了相位补偿函数校正HSVC控制环的相应特性。