CN103390893B - 一种水电站avc控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水电站AVC控制方法，包括如下步骤：1）识别水电站母线接线形式、运行方式、控制方式；2）按照所述母线接线形式、运行方式、控制方式，根据母线输出或者吸收无功的能力确定各母线应承担的无功功率目标值；3）按照所述各母线应承担的无功功率目标值，根据机组输出或者吸收无功的能力确定各母线对应的各个机组应承担的无功功率；4）对所述各个机组应承担的无功功率进行合理性校验，确定机组的最终分配值；5）按照所述最终分配值对所述各个机组的无功功率进行调节。本发明的有益效果：提供了一种水电站电压、无功的调节方法，将无功功率负荷均衡的分配给各个机组，完成无功功率调节，也起到调节母线电压的目的。

Description

一种水电站AVC控制方法

技术领域

本发明涉及一种水电站AVC控制方法。

背景技术

电网的电压控制是确保电网安全、经济、优质运行并作为电网安全稳定预防性控制的重要手段；目前，电网调度中心对水电站的母线电压进行合格率考核，所以水电站自动控制系统应该具备电压、无功调节功能，也就是AVC调节功能。

水电站常见的高压母线接线方式是单母线、单母分段、双母线等。

根据电网运行需要，当电网无功功率过剩时需要水电站机组吸收一定容量的无功功率，这时水轮发电机组处于进相运行状态，机组能够从电网吸收的最大感性无功定为机组的进相深度，进相负荷的分配是水电站无功功率控制要考虑的问题。

电网对水电站AVC考核项目之一是母线电压合格率，如果母线电压过低或者过高，会对电网侧设备造成影响，电网上整定的保护会出现偏差，严重时会造成误动或者拒动的情况，危害比较严重，电压合格率不满足考核指标电站将会受到经济处罚，电站的利润也将受到影响。

现有的AVC调节方法一般只适用于一种单一的母线接线方式，当母线接线方式改变时需要修改算法，这样就造成了算法的多个版本，为算法的升级带来了不便利性；对于大型水电站，电网调度中心根据电网运行需要选择水电站的其中一条母线进行控制，这就要求水电站AVC调节方法需要根据运行方式来进行合理的调节。因此，灵活的AVC调节方法不仅是工程统一性的需要，而且增加了电厂无功功率或电压调节方式可选择性。

基于以上原因，需要一种自适应于水电站母线接线方式和运行方式、满足水电站机组进相运行的水电站电压、无功自动控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种水电站AVC控制方法，用以解决水电站在不同母线接线形式及运行方式下水轮发电机进相运行的自动控制问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种水电站AVC控制方法，包括如下步骤：

1）识别水电站母线接线形式、运行方式、控制方式；

2）按照所述母线接线形式、运行方式、控制方式，根据母线输出或者吸收无功的能力计算确定各母线应承担的无功功率目标值；

3）按照所述各母线应承担的无功功率目标值，根据机组输出或者吸收无功的能力分别确定各母线对应的各个机组应承担的无功功率；

4）对所述各个机组应承担的无功功率进行合理性校验，若所述各个机组应承担的无功功率合理，将所述各个机组应承担的无功功率确定为最终分配值，若所述各个机组应承担的无功功率不合理，则将所述各个机组应承担的无功功率调整至合理分配值，并将所述合理分配值确定为最终分配值；

5）按照所述最终分配值对所述各个机组的无功功率进行调节。

母线的接线形式包括单母线、单母分段、双母线接线形式。

母线的运行方式对于双母线包括分列运行与并列运行。

母线的控制方式包括对I母、II母单独控制或者对I母、II母联合控制。

步骤2）中所述根据母线输出或者吸收无功的能力计算确定的方法为：当分配给水电站的无功功率大于零，按照所述各个母线所能调节的无功功率的容量上限的比例确定所述各母线应承担的无功功率目标值；当分配给水电站的无功功率小于零，按照所述各个母线的进相深度确定所述各母线应承担的无功功率目标值，无进相能力的母线应承担的无功功率目标值确定为其所能调节的无功功率的容量下限，具备进相能力的母线承担进相负荷。

步骤3）中所述根据机组输出或者吸收无功的能力分别确定的方法为：

（1）通过公式计算一条母线上所有具有AVC的机组应承担的无功功率负荷，其中，Q_AVC为AVC机组分配的无功功率负荷，QBus_SET为母线应承担的无功功率目标值，为母线单元内AVC不可调机组总无功功率；

（2）当Q_AVC≥0时，采用常态无功分配方法确定所述各个机组应承担的无功功率，当Q_AVC＜0时，无进相能力机组所分配的无功功率为本机组无功功率的容量下限，进相功率在具备进相能力的机组间按照机组进相深度比例分配。

所述合理性校验包括下述（一）和/或（二）步骤：（一）、校验所述各个机组应承担的无功功率是否超过机组无功功率的可调范围，若所述各个机组应承担的无功功率超过机组无功功率的可调范围，判定所述各个机组应承担的无功功率的分配不合理；（二）、校验所述各个机组应承担的无功功率与机组当前无功功率的差值是否处于无功功率调节死区，若处于调节死区，判定所述各个机组应承担的无功功率的分配不合理。

本发明的有益效果是：提供了一种水电站电压、无功的调节方法，通过识别母线的接线方式与运行方式等，确定无功功率的分配，AVC调节装置能够按照给水电站分配的无功功率自动在发出无功功率与吸收无功功率之间进行切换并将无功功率负荷均衡的分配给各个机组，完成无功功率的调节，进而也起到调节母线电压的目的。

附图说明

图1是本发明的一种水电站AVC控制方法的计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1，首先采集全厂母线及机组静态配置参数，根据静态配置参数确定母线的具体接线方式，运行方式等参数，然后根据母线的情况以及实时分配给水电站的无功功率负荷进行综合数据分析，计算出各母线的无功功率目标值，然后进行机组间的无功功率分配，最后发送调节命令。在这个过程中监视调节过程并报警。无功功率负荷的具体分配策略如下：

一、确定机组与母线输出或者吸收无功的能力：

1、计算机组的无功功率调节范围：需要满足PQ安全限制，计算当前处于发电状态的具备AVC调节能力的机组的最大无功功率，具体公式为：式中Qmax为机组的最大无功功率，S为视在功率，P为机组实发的有功功率，比较Qmax和机组静态参数中的无功功率最大值，选择两者中较小的作为机组当前状态下的无功功率上限；机组的无功功率下限为静态配置参数中的机组最小无功功率。

2、计算母线无功功率调节范围：根据母线接线方式、运行方式等参数计算当前各母线的无功功率调节容量，母线无功功率调节上限的确定公式为式中QBusmax为母线无功功率调节上限，Q_imax为第i号机组的无功功率上限，如果该机组无功不可调节，该值定为该机组的无功功率实发值，无功功率调节下限的确定公式为式中QBusmin为母线无功功率调节下限，Q_imin为第i号机组无功功率下限，如果该机组无功不可调节，该值定为该机组的无功功率实发值。

二、根据母线或者机组吸收或输出无功的能力确定母线与机组应该分配无功功率：

1、计算母线应该分配的无功功率：如果母线并列运行，母线间的负荷分配策略与全厂无功功率给定值Q_SET的正负有关，如果Q_SET≥0，母线间的负荷分配按照母线无功功率调节上限进行比例分配，如果计算出的母线目标无功功率小于母线功率调节下限，将该母线目标无功功率值赋值为母线无功功率调节下限，差额由另一母线承担；如果Q_SET＜0，母线间的负荷分配按照母线无功功率调节下限比例分配，如果母线无进相能力，将该母线目标无功功率值赋值为母线无功功率调节下限，差额由另一母线承担，如果母线分列运行将Q_SET分配给选定的控制母线的目标无功功率值；

2、计算机组应该分配的无功功率：1）利用公式计算一条母线上AVC机组应该分配的无功功率值，式中Q_AVC为AVC机组应该分配的无功功率值，QBus_SET为该条母线目标无功功率，为母线单元内AVC不可调机组总无功功率。2）如果Q_AVC≥0时，采用常态无功分配方法确定各个机组应承担的无功功率，常态无功分配方法包括：等容量比例分配方法，等功率因数分配方法，等裕度分配方法。如果Q_AVC＜0，无功负荷在具备进相能力的机组间分配，不具备进相能力的机组负荷分配值设定为机组无功功率的最小负荷，即机组的无功功率下限，差额由具备进相能力的机组承担，进相机组负荷分配策略为按每个机组的进相深度比例分配。

三、对每台机组分配的无功功率分配值合理性进行检验：

检验机组无功功率分配值的合理性主要包括：检查无功功率分配值是否超过机组无功功率的可调范围，以及机组无功功率分配值与机组当前无功功率的差值是否处于机组无功功率调节死区。如果机组无功功率分配值超过机组无功功率的可调范围则把机组功率分配值赋值为机组无功功率上限值或机组无功功率下限值；如果机组无功功率分配值与机组无功功率实时值的差值处于机组无功功率调节死区值，则把该机的无功功率分配值赋值为该机组的无功功率实时值，在上述校核过程中产生的差值由其他无功功率可调的机组来平衡；在负荷平衡过程中如果出现前述问题（负荷越限或功率差值处于机组死区）则重复前述过程直至误差消除。校核完成后的机组功率分配值为最终的机组无功功率调节目标值。

四、根据上述步骤计算出的机组无功功率调节目标值控制AVC调节。

在调节过程中还要对系统的安全性做出判断：由于母线电压与无功功率存在内在联系，因此需要考虑两者之间的相互影响，以确保系统的安全运行，对此综合校验母线电压，母线无功目标值，如果当前母线电压超越母线电压上限，同时无功目标值超过调节上限时，将无功目标值设为调节上限并告警；如果当前母线电压超越母线电压下限，同时无功目标值低于调节下限时，将无功目标值设为调节下限并告警。

对于运行方式是电压调节时，母线无功功率目标值为Q_SET=Q+k_f*△U，式中Q为母线无功功率实时值，k_f为调压系数，△U=U_SET-U，U_SET为电压设定值，U为母线电压实时值，U根据母线控制方式选择，如果控制I母，选取I母母线电压值，如果控制II母，选取II母母线电压值，如果I、II母联合控制，则选取I、II母母线电压值的平均值。

以上过程实例仅为本发明的一个实施过程，其描述较为具体和详细，但是本领域技术人员应该理解，详尽的说明只是为了帮助读者更好的理解本发明精神，而不是对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明精神所做的任何改进或变形，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水电站AVC控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)识别水电站母线接线形式、运行方式、控制方式；

2)按照所述母线接线形式、运行方式、控制方式，根据母线输出或者吸收无功的能力计算确定各母线应承担的无功功率目标值；

3)按照所述各母线应承担的无功功率目标值，根据机组输出或者吸收无功的能力分别确定各母线对应的各个机组应承担的无功功率；

所述根据机组输出或者吸收无功的能力分别确定的方法为：

(1)通过公式计算一条母线上所有具有AVC的机组应承担的无功功率负荷，其中，Q_AVC为AVC机组分配的无功功率负荷，QBus_SET为母线应承担的无功功率目标值，为母线单元内AVC不可调机组总无功功率；

(2)当Q_AVC≥0时，采用常态无功分配方法确定所述各个机组应承担的无功功率，当Q_AVC＜0时，无进相能力机组所分配的无功功率为本机组无功功率的容量下限，进相功率在具备进相能力的机组间按照机组进相深度比例分配；

4)对所述各个机组应承担的无功功率进行合理性校验，若所述各个机组应承担的无功功率合理，将所述各个机组应承担的无功功率确定为最终分配值，若所述各个机组应承担的无功功率不合理，则将所述各个机组应承担的无功功率调整至合理分配值，并将所述合理分配值确定为最终分配值；

所述合理性校验包括下述(一)和/或(二)步骤：(一)、校验所述各个机组应承担的无功功率是否超过机组无功功率的可调范围，若所述各个机组应承担的无功功率超过机组无功功率的可调范围，判定所述各个机组应承担的无功功率的分配不合理；(二)、校验所述各个机组应承担的无功功率与机组当前无功功率的差值是否处于无功功率调节死区，若处于调节死区，判定所述各个机组应承担的无功功率的分配不合理；

5)按照所述最终分配值对所述各个机组的无功功率进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种水电站AVC控制方法，其特征在于，所述的接线形式包括单母线、单母分段、双母线接线形式。

3.根据权利要求1所述的一种水电站AVC控制方法，其特征在于，所述的运行方式对于双母线包括分列运行与并列运行。

4.根据权利要求1所述的一种水电站AVC控制方法，其特征在于，所述的控制方式包括对I母、II母单独控制或者对I母、II母联合控制。

5.根据权利要求1所述的一种水电站AVC控制方法，其特征在于，步骤2)中所述根据母线输出或者吸收无功的能力计算确定的方法为：当分配给水电站的无功功率大于零，按照所述各个母线所能调节的无功功率的容量上限的比例确定所述各母线应承担的无功功率目标值；当分配给水电站的无功功率小于零，按照所述各个母线的进相深度确定所述各母线应承担的无功功率目标值，无进相能力的母线应承担的无功功率目标值确定为其所能调节的无功功率的容量下限，具备进相能力的母线承担进相负荷。