CN2927498Y

CN2927498Y - 无功电压自动调控系统

Info

Publication number: CN2927498Y
Application number: CN 200620074539
Authority: CN
Inventors: 殷骏; 程琦; 陈继武
Original assignee: XINLI ELECTRIFIED WIRE NETTING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd ANHUI
Current assignee: XINLI ELECTRIFIED WIRE NETTING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd ANHUI
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2016-06-27

Abstract

本发明公开了一种电网无功电压自动调控系统，在该系统中，调控主站通过通讯网络向监控中心下发目标指令，监控中心接收指令并计算出调节方案，通过通讯网络发送至执行终端，执行终端向励磁调节器发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其维持在调控中心下达的目标指令附近。从电网全局对电网无功潮流和发电机组无功功率进行协调控制，实现电厂母线电压和无功功率的自动控制，合理协调电网无功分布，以保证电网稳定运行，提高电压质量和减少网损，降低运行人员劳动强度。

Description

无功电压自动调控系统

技术领域

本发明公开了一种应用于电力系统的无功电压自动调控系统。

背景技术

在电力系统的运行过程中，有效的电压与无功控制不仅能保证电压质量，提高电力系统运行的稳定性和安全性，而且能降低网损，充分发挥电网的经济效益。随着国内大容量机组的不断投入及超高压电网的形成，电网网架结构明显加强，无功电源及无功补偿容量也大量增加，无功不足不再是主要矛盾，而电网无功潮流不合理分布和大机组无功功率不合理分配的矛盾却日益显露，对系统电压和无功实现优化调节更显得重要。国内外绝大多数电网中的电压控制技术仍停留在人工方式，即通过实现给定的电压母线上下限、机组无功限值以及其他无功补偿设备投切计划，来控制系统电压。这种就地分散控制管理模式，控制电压效果并不令人满意。发电机组励磁调节系统是电力系统中最重要的无功电压控制系统，响应速度快，可控容量大，无论是正常运行时保证电压水平和紧急控制时防止电压崩溃，都起着重要作用。但目前已沿用了多年的就地分散控制管理模式，在当前电网结构日益复杂的形式下逐渐暴露出一些弊端：

电网方面：

1.事先给定的电压曲线和无功设备运行计划是离线确定的，并不能反映电网的实际情况，按照这种方式进行调节往往带来安全隐患。

2.电网运行人员需要时刻监视系统电压无功情况，并进行人工调整，工作强度大，而且往往会造成电网电压波动大。

3.各厂、站无功电压控制没有进行协调，造成电网运行不经济。

发电厂方面：

1，系统运行状况千变万化，静态电压曲线不能很好地适应动态无功潮流变化，电压控制水平很难再有实质性提高。

2，需要运行人员不间断地监视表盘、调整机组无功出力，耗费了大量人力。此外，人工调整的实时性和精度均无法保证，甚至存在误调节的可能性。

3，电厂内部，长期受机组之间的无功协调问题困扰，目前仍需值长人工干预，调度人员协调任务很重。

4，电厂之间，无功调节对相互母线电压影响大，无功调解矛盾突出。由于各电厂只关注自身母线电压，没有从全局角度协调无功分配，电网无功功率无谓搬运现象突出，经常出现无功环流现象，造成不必要的有功损耗。

上述问题的存在，既增加机组进相深度，影响机组和电网安全稳定运行，也使网损增加，影响经济性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无功电压自动控制系统，从电网全局对电网无功潮流和发电机组无功功率进行协调控制，实现电厂母线电压和无功功率的自动控制，合理协调电网无功分布，以保证电网稳定运行，提高电压质量和减少网损，降低运行人员劳动强度。

本发明所采取的技术方案是，

无功电压自动调控系统由调控主站、监控中心、执行终端、励磁调节器组成，调控主站与监控中心通过通迅网络互连，监控中心与执行终端通过通讯网络连接，执行终端输出控制励磁调节器，励磁调节器输出控制发电机，调控主站通过通讯网络向监控中心下发目标指令，监控中心接收目标指令并计算出各受控机组的无功出力调节方案，将数据通过通讯网络发送至执行终端，执行终端向励磁调节器发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其维持在调控中心下达的目标指令附近。

执行终端由可编程逻辑控制器、过调保护电路板、指示灯板和继电器板、可编程逻辑控制器扩展模块组成，可编程逻辑控制器接收监控中心的调控指令，输出增磁或减磁脉冲信号至过调保护电路板，还接收现场发电机组励磁调节器的AVR自动，装置投入和装置切除开关信号并把系统的各种运行状态信号送指示灯板和继电器板输出，可编程逻辑控制器扩展模块接收机组定子电压、母线电压、机组有功和机组无功模拟信号，输出调节机组的无功指令模拟量至电厂当地监视系统。继电器板1接收可编程逻辑控制器的闭环运行、自检正常、通信正常、投入返回开关量信号并输出，继电器板2接收可编程逻辑控制器的增磁闭锁、减磁闭锁、电源正常开关量信号并输出。

过调保护电路板，直流电源输入端子J1经电平转换芯片输出直流电源为定时器芯片供电，增\减磁脉冲输入端子J2的脉冲输入控制光电耦合芯片U1或U2导通和三极管Q1导通，直流电源通过Q1为定时器芯片供电，S1拨码开关设定定时器定时时长，定时器输出信号控制三极管Q2通断和继电器K4、K3开闭，输入脉冲经经U1或U2光藕后，由继电器K3的开闭状态控制是否经继电器K1/K2输出。

继电器板，其中K1、K2、K3、K4为四对触点继电器，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J8为接插件。J8连接可编程逻辑控制器，控制K1，K2，K3，K4四个继电器通断。继电器触点作为无源空节点输出。

本发明所具有的有益效果是，

自动对发电机无功出力进行实时跟踪调控，有效地控制区域电网无功的合理流动，保证了主网的电压合格率，保证了系统暂态稳定、设备和厂用电安全所需的电压水平，电网分层分区间无功潮流交换明显减少，同一电厂及同一区域电厂机组之间无功出力分配合理，机组进相时间大幅度减少，减少了电压波动幅度，提高了平均电压水平，增强电力系统运行的稳定性和安全性，提高电能质量，改善电网整体供电水平，降低网损，充分发挥电网的经济效益，同时降低运行人员的劳动强度。

附图说明

图1是本发明系统结构图。

图2是本发明中执行终端结构图。

图3是本发明中过调保护电路板电路图。

图4是本发明中继电器板电路图。

图5是本发明系统应用网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

先简述一下本发明的基本原理，发电及无功出力与机端电压受励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并通过机端变压器进一步影响到母线电压的高低，励磁电流的增减可通过改变励磁调节器(AVR)给定值实现。

系统的实现方法采用如图1、图5所示的方案，无功电压自动调控系统由调控主站1、监控中心2、执行终端3、励磁调节器4组成，调控主站1与监控中心2通过通迅网络5互连，监控中心2与执行终端3通过通讯网络6连接，执行终端3输出控制励磁调节器4，励磁调节器4输出控制发电机8，调控主站1通过通讯网络5向监控中心2下发目标指令，监控中心2接收目标指令并计算出各受控机组的无功出力调节方案，将数据通过通讯网络6发送至执行终端3，执行终端3向励磁调节器4发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机8励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其维持在调控中心下达的目标指令附近。

如果以一个省级电网的调控为例，具体实施过程中，可在电厂侧安装自动调控系统，每台机组加装一台无功电压自动调控执行终端，调控系统监控中心通过现有数据采集系统或数据通讯网与省级调度中心的AVC主站互连并完成信息交换。监控中心与执行终端通过RS485现场总线连接。省调AVC主站根据系统电压及无功分布，定时计算出电厂母线电压或无功目标值，每隔一段时间(根据实际要求，数分钟不等)通过远动下行通道对电厂下发一个目标指令(系统支持三种目标指令：母线电压，全厂总无功或者单台机组无功)，电厂无功电压自动调控系统监控中心子站系统具备串行口和以太网端口两种通讯接口，通讯规约库可以方便地进行升级和扩充，满足大部分国标和IEC标准通讯要求，灵活地接收省调目标指令和RTU的实时数据。优化计算出各受控机组的无功出力，以机组的实时数据和状态信号作为参考量，并综合考虑系统及设备故障以及AVR各种限制，闭锁条件后，给出当前运行方式下，在发电机能力范围内的调节方案，将数据通过现场通讯网络发送至无功自动调控系统执行终端，执行终端向励磁调节器(也可通过DCS或ECS)发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其维持在省调下达的目标指令附近。系统输出节点具备自检验功能，当输出节点闭合时间过长时，系统具备报警和闭锁功能，提高系统运行安全。

本系统中的执行终端可采用如图2所示的方案，执行终端3由可编程逻辑控制器9、过调保护电路板10、指示灯板11和继电器板12、13可编程逻辑控制器扩展模块7组成，可编程逻辑控制器10通过RS485现场总线接收监控中心2的调控指令，经过分析解码输出一定宽度的增磁或减磁脉冲信号至过调保护电路板10，过调保护电路控制脉冲在规定宽度内输出。PLC(可编程逻辑控制器)还接收现场发电机组励磁调节器的AVR自动，装置投入和装置切除开关信号并根据系统运行情况，把系统的各种运行状态信号送指示灯板11和继电器板12、13输出，可编程逻辑控制器扩展模块7(型号：SIENEN EM235)接收机组定子电压、母线电压、机组有功和机组无功模拟信号，输出调节机组的无功指令模拟量至电厂当地监视系统。继电器板12接收可编程逻辑控制器9的闭环运行、自检正常、通信正常、投入返回开关量信号并输出，继电器板13接收可编程逻辑控制器9的增磁闭锁、减磁闭锁、电源正常开关量信号并输出。

本系统中的过调保护电路板10的结构如图3所示，其工作原理是，J1(接插件)为直流24V电源输入端子，经电平转换芯片LM7812输出5V直流电源为555定时器芯片供电。J2(接插件)为增\减磁脉冲输入端子，以单脉冲输入为例，脉冲输入U1或U2光电耦合芯片导通，Q1(三极管)导通，5V直流电源通过Q1为555定时器芯片供电。S1拨码开关设定555定时器定时时长。当脉冲输入时长小于设定值时，脉冲经U1或U2光藕，再经过K3(四对触点常闭继电器)，最后经K1/K2(四对触点常闭继电器)输出。当脉冲时长超过设定值，555定时器输出信号使三极管Q2导通，K4(12V密封型继电器)闭合，电流流过K3继电器，K3常闭触点断开，脉冲信号不能达到K1/K2，无法输出。

本系统中继电器板12、13如图4所示，其中K1、K2、K3、K4为四对触点继电器，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J8为接插件。J8连接可编程逻辑控制器，控制K1，K2，K3，K4四个继电器通断。继电器触点作为无源空节点输出。

Claims

1、无功电压自动调控系统由调控主站[1]、监控中心[2]、执行终端[3]、励磁调节器[4]组成，其特征在于：

调控主站[1]与监控中心[2]通过通迅网络[5]互连，监控中心[2]与执行终端[3]通过通讯网络[6]连接，执行终端[3]输出控制励磁调节器[4]，励磁调节器[4]输出控制发电机[8]，

调控主站[1]通过通讯网络[5]向监控中心[2]下发目标指令，

监控中心[2]接收目标指令并计算出各受控机组的无功出力调节方案，将数据通过通讯网络[6]发送至执行终端[3]，

执行终端[3]向励磁调节器[4]发出控制信号，通过增减励磁调节器给定值来改变发电机[8]励磁电流，进而调节发电机无功出力，使其维持在调控中心下达的目标指令附近。

2、根据权利要求1所述的无功电压自动调控系统，其特征在于：

执行终端[3]由可编程逻辑控制器[9]、过调保护电路板[10]、指示灯板[11]和继电器板[12]、[13]可编程逻辑控制器扩展模块[7]组成，可编程逻辑控制器[10]接收监控中心[2]的调控指令，输出增磁或减磁脉冲信号至过调保护电路板[10]，还接收现场发电机组励磁调节器的AVR自动，装置投入和装置切除开关信号并把系统的各种运行状态信号送指示灯板[11]和继电器板[12]、[13]输出，可编程逻辑控制器扩展模块[7]接收机组定子电压、母线电压、机组有功和机组无功模拟信号，输出调节机组的无功指令模拟量至电厂当地监视系统。继电器板[12]接收可编程逻辑控制器[9]的闭环运行、自检正常、通信正常、投入返回开关量信号并输出，继电器板[13]接收可编程逻辑控制器[9]的增磁闭锁、减磁闭锁、电源正常开关量信号并输出。

3、根据权利要求2所述的无功电压自动调控系统，其特征在于：

在所述的过调保护电路板[10]中，直流电源输入端子J1经电平转换芯片输出直流电源为定时器芯片供电，增\减磁脉冲输入端子J2的脉冲输入控制光电耦合芯片U1或U2导通和三极管Q1导通，直流电源通过Q1为定时器芯片供电，S1拨码开关设定定时器定时时长，定时器输出信号控制三极管Q2通断和继电器K4、K3开闭，输入脉冲经经U1或U2光藕后，由继电器K3的开闭状态控制是否经继电器K1/K2输出。

4、根据权利要求2所述的无功电压自动调控系统，其特征在于：

在所述的继电器板[12]、[13]中，K1、K2、K3、K4为四对触点继电器，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J8为接插件。J8连接可编程逻辑控制器，控制K1，K2，K3，K4四个继电器通断。继电器触点作为无源空节点输出。