中小型水電站AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要電壓質(zhì)量是衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或監(jiān)控機(jī)，通過互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控各水電站的各現(xiàn)場(chǎng)實(shí)控網(wǎng)（如發(fā)電機(jī)實(shí)控網(wǎng)、輸配電實(shí)控網(wǎng)、水位監(jiān)控實(shí)控網(wǎng)、直流電源實(shí)控網(wǎng)）中的參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存，由監(jiān)控中心進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，及時(shí)掌握各被監(jiān)控水電站的各發(fā)電機(jī)組、輸配電設(shè)備情況，是水電站安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要工具。本文介紹了大渡河沙灣水電站AVC系統(tǒng)的功能特點(diǎn)、調(diào)節(jié)模式、控制模式、AVC系統(tǒng)無功分配值計(jì)算、無功分配原則及AVC系統(tǒng)安全約束條件,以及閉環(huán)試驗(yàn)的結(jié)果和分析。關(guān)鍵詞：中小型水電站AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì) AbstractVoltagequalityisoneofthemainindicatorstomeasurepowerquality,remotemonitoringcenterormonitoringmachine,throughtheInternet,on-sitenetworkreal-timecollection,monitoringthevarioushydropowerstationsinthefieldoftherealcontrolnetwork(suchasthegeneratorrealcontrolnetwork,transmissionanddistributioncontrolnetwork,waterlevelmonitoringoftherealcontrolnetwork,DCPowerControlNetwork)intheparameters,anddataprocessingandpreservation,Itisanecessarytoolforthesafeoperationandeconomicoperationofthehydropowerstationtocontrolthedynamiccontrolofeachgeneratorsetandtransmissionanddistributionequipmentinthemonitoringcenter.Thispaperintroducesthefunctionalcharacteristics,regulationmode,controlmode,reactivedistributionvaluecalculation,reactivepowerdistributionprincipleandAVCsystemsecurityconstraintconditionofAVCsystemoftheDaduhydropowerstation,andtheresultsandanalysisofclosedlooptest.Keywords:AVCsystemdesignofmediumandSmall-sizedhydropowerstation 目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1緒論 11.1研究背景 11.2研究意義 11.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.4小結(jié) 32AVC功能總體設(shè)計(jì)背景及原則 33無功分配方式 64電廠AVC子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置 75安全策略 86信息交互 96.1AVC子站采集信息（遙測(cè)、遙信） 96.2通信接口 106.3小結(jié) 107結(jié)語(yǔ) 11參考文獻(xiàn) 13致謝 161緒論1.1研究背景近年隨著整個(gè)水電自動(dòng)化技術(shù)的提高以及通訊技術(shù)的提高，也隨著水電站無人值班（少人值班）和狀態(tài)檢修工作的不斷深入開展，對(duì)水電站自動(dòng)化水平也要求也越來越高。水電站監(jiān)控系統(tǒng)也必須適應(yīng)新的形勢(shì)需要，發(fā)展成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)構(gòu)，開放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)，不僅可以完成對(duì)單個(gè)水電站，還要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)梯級(jí)、流域甚至跨流域的水電站群的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全監(jiān)控。1.2研究意義本系統(tǒng)是一種小水電站完全無人值班綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，采用分層、分布式，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)分現(xiàn)場(chǎng)實(shí)控網(wǎng)（也稱現(xiàn)地控制單元或現(xiàn)場(chǎng)總線）、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、基于互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，采用自主研發(fā)的硬件模塊和軟件平臺(tái)，完成水電站測(cè)控、同期、交流量采集、勵(lì)磁、調(diào)速、保護(hù)、輸配電、直流電源系統(tǒng)、水位（水庫(kù)、前池、尾水的水位）等現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控操作、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控操作。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)20年代，美國(guó)等歐美國(guó)家的水電站建設(shè)中就已經(jīng)出現(xiàn)了水電自動(dòng)化。發(fā)展到了40年代就開始在水電運(yùn)行方面增加中控室和機(jī)組旁邊值班的方式；到50年代，無人值班開始實(shí)現(xiàn)，開始由上級(jí)調(diào)度遙控。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也使得水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展階段。自動(dòng)化監(jiān)控將是今后水電自動(dòng)化發(fā)展的方向。我國(guó)的水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展跟歐美國(guó)家比還是有很大的差距。但是隨著國(guó)家電力改革的推進(jìn)，水資源作為清潔的可再生的能源開始被重視，水電行業(yè)開始發(fā)揮重要作用?！盁o人值班，少人值守”也成為了我國(guó)新時(shí)期的水電站發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)的水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。在“十五”規(guī)劃期間，我國(guó)進(jìn)行了小型水電站的現(xiàn)代化建設(shè)，完成超過一半的電網(wǎng)功能升級(jí)改造。擁有高度自動(dòng)化程度的、安全可靠的性能的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢(shì)。水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于小水電運(yùn)行可以有效地提高水電站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性，準(zhǔn)確性的運(yùn)作效率，提高電能質(zhì)量，減少工作崗位上工作人員的工作量。1.3.1國(guó)內(nèi)水電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向（1）無人值班（少人值守）為目標(biāo)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將迅速發(fā)展實(shí)現(xiàn)無人值班（少人值守）的迫切任務(wù)已提上了日程。在水電廠實(shí)施新一代計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)無人值班的必要條件，而無人值班的要求又對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提出了更加深入、事故處理原則，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與保護(hù)設(shè)備的一體化要求等，這些都將給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)帶來新的課題。（2）人工智能專家系統(tǒng)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將漸趨成熟。（3）多媒體技術(shù)在水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將更加廣泛。（4）面向?qū)ο蠹夹g(shù)的運(yùn)用，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)時(shí)只關(guān)注其本質(zhì)的特征，運(yùn)行人員面對(duì)的是他們熟悉的設(shè)備對(duì)象（發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)等符號(hào)），打開這些對(duì)象可以看到相關(guān)的數(shù)據(jù)，如與發(fā)電機(jī)有關(guān)的參數(shù)有機(jī)組轉(zhuǎn)速、機(jī)端電壓、有功功率、無功功率等。（5）功能強(qiáng)大的組態(tài)工具，用戶無需對(duì)操作系統(tǒng)命令深入了解，也不需要復(fù)雜的編程技巧，不論是在UNIX系統(tǒng)上還是在Windows平臺(tái)上，都可通過組態(tài)界面十分方便地完成數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)點(diǎn)、對(duì)象、LCU的各種模件、處理算法、通信端口和通訊協(xié)議的定義，以及順序控制流程生成、監(jiān)測(cè)、加載等各種功能的應(yīng)用定義以及維護(hù)，既快捷方便，又避免了使用編輯程序難免產(chǎn)生的錯(cuò)誤，真正體現(xiàn)主系統(tǒng)服務(wù)的面向?qū)ο?、可靠、開放、友好、可擴(kuò)展和透明化。這樣采用分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，集成所有的監(jiān)控功能，為廠站自動(dòng)化提供完整的有效信息，從而更好地為電站生產(chǎn)和管理服務(wù)，全面提高自動(dòng)化運(yùn)行和管理水平，提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，并有助于提高電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平和經(jīng)濟(jì)水平。因此，使用全分布開放式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將是中國(guó)水電站監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展方向。1.3.2國(guó)外水電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水電計(jì)算機(jī)控制起步較早，技術(shù)領(lǐng)先，目前發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)了水電站自動(dòng)化，水電站集中控制，自動(dòng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，水情信息測(cè)報(bào)，水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行達(dá)到了很高的水平，運(yùn)行可靠，普遍達(dá)到了少人或無人值班。目前國(guó)外電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)多采用國(guó)際上流行的分布式開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)軟件為多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，從而保證監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性、易擴(kuò)性和可靠性，使其充分發(fā)揮集測(cè)量、控制、保護(hù)、通信綜合自動(dòng)化的作用。對(duì)于大型電廠的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，各國(guó)都做了大量的研究工作。目前各國(guó)在電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方面多采用分層分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)是把電廠的各項(xiàng)功能，按分層分布處理的原則由功能模塊和接口模塊所組成計(jì)算機(jī)分布系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，合理分工，最佳運(yùn)行，這種分布開放式系統(tǒng)完全滿足高效率、高利用率、最大靈活性、良好的兼容性以及安全可靠和抗干擾能力強(qiáng)的要求。1.4小結(jié)項(xiàng)目創(chuàng)新性采用多信道接入的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效解決發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)完全無人值班，遠(yuǎn)程開、停機(jī)和監(jiān)控發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、以及管理水電站的技術(shù)難題。項(xiàng)目創(chuàng)造性地采用嵌入式終端顯控儀（專利號(hào)：）作為人機(jī)交流的監(jiān)控機(jī)，嵌入式終端顯控儀仿傳統(tǒng)屏柜界面，解決了農(nóng)村小水電站因運(yùn)行人員因文化素質(zhì)低，不懂電腦操作，怕電腦，又要實(shí)現(xiàn)電站完全無人值班的問題。2AVC功能總體設(shè)計(jì)背景及原則2.1水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)在水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的作用有很多種，根據(jù)其不同的作用，可以劃分成不同的模式，主要有三種，其結(jié)構(gòu)模式與特點(diǎn)如下。水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的模式：(1)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助監(jiān)控的系統(tǒng)（CASC）這種模式的系統(tǒng)由常規(guī)的自動(dòng)化裝置完成主要操作，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的功能僅限于運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)的采集和處理、記錄、打表等。這種模式的系統(tǒng)即使在運(yùn)行中自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生了故障，其他常規(guī)自動(dòng)化裝置仍然可以滿足水電站的發(fā)電要求。(2)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行主要控制基礎(chǔ)的系統(tǒng)（CBSC）這種模式的系統(tǒng)由自動(dòng)化監(jiān)控裝置完成主要操作，沒有常規(guī)自動(dòng)化裝置或僅保留部分現(xiàn)地裝置用來備用保護(hù)。這種對(duì)計(jì)算機(jī)有著高要求，一旦計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障，水電站將失去發(fā)電能力。(3)由計(jì)算機(jī)和常規(guī)的控制裝置雙重配置的監(jiān)控系統(tǒng)（CCSC）這種模式的系統(tǒng)由常規(guī)的自動(dòng)化裝置和計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控裝置同時(shí)完成主要操作，互相為備用，這樣的系統(tǒng)提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，成為日后水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。2.2水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有三種控制模式：(1)集中式的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)集中式的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)由一直兩臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)水電站進(jìn)行監(jiān)控。因?yàn)橛?jì)算機(jī)需要處理水電站所有的信息，操作指令全部由計(jì)算機(jī)發(fā)出，所以當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障不能使用的時(shí)候，整個(gè)水電站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)生癱瘓。再由于計(jì)算機(jī)需要連接的電纜過多，傳輸?shù)倪^程中容易受到電磁干擾，可動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展階段。自動(dòng)化監(jiān)控將是今后水電自動(dòng)化發(fā)展的方向。我國(guó)的水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展跟歐美國(guó)家比還是有很大的差距。但是隨著國(guó)家電力改革的推進(jìn)，水資源作為清潔的可再生的能源開始被重視，水電行業(yè)開始發(fā)揮重要作用?！盁o人值班，少人值守”也成為了我國(guó)新時(shí)期的水電站發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)的水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。在“十五”規(guī)劃期間，我國(guó)進(jìn)行了小型水電站的現(xiàn)代化建設(shè)，完成超過一半的電網(wǎng)功能升級(jí)改造。擁有高度自動(dòng)化程度的、安全可靠的性能的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢(shì)。水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于小水電運(yùn)行可以有效地提高水電站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性，準(zhǔn)確性的運(yùn)作效率，提高電能質(zhì)量，減少工作崗位上工作人員的工作量。2.3AVC功能設(shè)計(jì)背景沙灣水電站裝機(jī)規(guī)模為480MW，采用擴(kuò)大單元接線接線方式，配置2臺(tái)主變壓器，以220kV電壓等級(jí)并入貴州電網(wǎng)，電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)系統(tǒng)（含工程師站、操作員站、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、調(diào)度通信工作站等硬件設(shè)備以及H9000監(jiān)控軟件）、現(xiàn)地7套機(jī)組現(xiàn)地控制裝置(siemensS7-414H系列PLC）、5套廠用/公用現(xiàn)地控制裝置、1套開關(guān)站現(xiàn)地控制裝置以及1套閘門現(xiàn)地控制裝置等組成，電站AGC/AVC集成在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)H9000上位機(jī)軟件中。電站自動(dòng)調(diào)壓裝置采用東方電機(jī)控制設(shè)備有限公司生產(chǎn)GES-3320型勵(lì)磁系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組配置1個(gè)調(diào)節(jié)柜、3個(gè)功率柜、1個(gè)滅磁電阻柜、1個(gè)滅磁開關(guān)柜，實(shí)現(xiàn)PSS、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，并接受來自監(jiān)控系統(tǒng)的增減磁命令。目前，機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行正常，PSS功能正常投運(yùn)。AVC以母線電壓為調(diào)節(jié)目標(biāo)。沙灣水電站自動(dòng)電壓控制AVC功能提供兩種控制模式：第一種是全廠控制模式，在全廠控制模式下，沙灣水電站AVC子站系統(tǒng)接收省調(diào)AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的全廠控制目標(biāo)和全廠無功范圍約束。AVC軟件按照控制策略合理分配給電廠AVC可控制的每臺(tái)發(fā)電機(jī)組，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功出力，在全廠無功約束范圍下，220kV高壓母線電壓達(dá)到全廠目標(biāo)控制值，實(shí)現(xiàn)全廠多機(jī)組的電壓無功自動(dòng)控制。第二種為單機(jī)控制模式，AVC子站系統(tǒng)直接接收AVC主站系統(tǒng)下發(fā)的每臺(tái)機(jī)組的無功出力控制目標(biāo)值，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功出力，最終使各機(jī)組無功出力達(dá)到目標(biāo)值?？刂品绞接挟?dāng)?shù)乜刂坪瓦h(yuǎn)方控制。自動(dòng)電壓控制采用下列方式運(yùn)行：（1）母線電壓曲線方式在該方式運(yùn)行時(shí)，AVC自動(dòng)檢測(cè)母線電壓是否在相應(yīng)時(shí)段的母線電壓上限、下限值范圍內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)超出則通過調(diào)節(jié)全廠無功功率，使電站高壓母線電壓維持在該時(shí)段母線電壓上限、下限值范圍內(nèi)。（2）給定母線電壓控制方式在該方式運(yùn)行時(shí)，AVC根據(jù)運(yùn)行人員給定的母線電壓目標(biāo)值，調(diào)節(jié)機(jī)組無功功率，使電站高壓母線電壓維持在給定的死區(qū)范圍內(nèi)。上述兩種控制方式可由運(yùn)行人員通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人機(jī)接口設(shè)備在AVC控制畫面上進(jìn)行切換，通過調(diào)用相應(yīng)的畫面，運(yùn)行人員也可隨時(shí)修改母線電壓曲線。在每天的零點(diǎn)，AVC自動(dòng)將明日電壓曲線輸入到今日電壓曲線。AVC周期監(jiān)視母線電壓，一旦母線電壓超出允許范圍（死區(qū)），即根據(jù)設(shè)置的母線電壓～無功調(diào)差系數(shù)計(jì)算出所需增減的全廠無功值，然后根據(jù)新的全廠無功值在發(fā)電運(yùn)行的AVC可控機(jī)組間分配，分配準(zhǔn)則：為按機(jī)組容量比例在各AVC成組可控機(jī)組中進(jìn)行無功分配，同時(shí)參照機(jī)組P-Q運(yùn)行圖、設(shè)置的機(jī)組無功限值及相關(guān)約束條件。當(dāng)AVC控制方式為“投入”時(shí)，AVC用機(jī)組無功功率調(diào)節(jié)命令通過網(wǎng)絡(luò)通訊將分配結(jié)果自動(dòng)發(fā)給各AVC成組可控機(jī)組現(xiàn)地控制裝置(LCU)，由LCU無功功率調(diào)節(jié)軟件根據(jù)設(shè)置的無功調(diào)節(jié)參數(shù)，計(jì)算出調(diào)節(jié)脈寬對(duì)勵(lì)磁裝置AVR進(jìn)行自適應(yīng)控制，直至達(dá)到給定的無功功率目標(biāo)值。若母線電壓仍未恢復(fù)正常，AVC再根據(jù)當(dāng)前母線電壓偏差值及設(shè)置的母線電壓～無功調(diào)差系數(shù)重新計(jì)算出所需增減的全廠無功值，在各AVC成組可控發(fā)電運(yùn)行的機(jī)組間進(jìn)行新一輪分配，直至母線電壓恢復(fù)正?；蛉珡S無功功率分配完。當(dāng)AVC控制方式為“開環(huán)”時(shí)，AVC將閉鎖控制命令輸出，但仍進(jìn)行全廠AVC無功計(jì)算分配，其結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫(kù)無功優(yōu)化分配區(qū)，運(yùn)行人員可通過AVC控制畫面查看分配結(jié)果，實(shí)現(xiàn)開環(huán)指導(dǎo)。運(yùn)行人員可通過人機(jī)界面整定或修改母線電壓的調(diào)節(jié)死區(qū)、調(diào)壓系數(shù)、機(jī)組無功上下限，以適應(yīng)機(jī)組調(diào)節(jié)特性的變化。AVC功能可由運(yùn)行人員隨時(shí)無擾動(dòng)投入或退出。各機(jī)組也可由運(yùn)行人員隨時(shí)設(shè)置為無功成組或無功單機(jī)。當(dāng)AVC功能開始執(zhí)行或因故退出執(zhí)行時(shí)均有相應(yīng)的報(bào)警信息發(fā)出，用于提示運(yùn)行人員。另外，當(dāng)母線電壓越限而AVC無法完成調(diào)節(jié)時(shí)（如無成組可控機(jī)組或成組可控機(jī)組無功已到限值），AVC也會(huì)發(fā)出調(diào)壓任務(wù)無法完成的報(bào)警信息。3無功分配方式AVC是依靠機(jī)組無功功率調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的調(diào)節(jié)的，即“目標(biāo)總無功功率=當(dāng)前總無功功率+電壓調(diào)差系數(shù)*（目標(biāo)電壓-當(dāng)前電壓）”對(duì)目標(biāo)無功功率，應(yīng)在當(dāng)前可用的無功成組機(jī)組間進(jìn)行分配，當(dāng)前較為常用的無功分配方式有機(jī)組間按容量比例分配和等功率因數(shù)分配兩種方式，當(dāng)同一母線上所有機(jī)組均無功成組時(shí)（如有未成組的機(jī)組，則在計(jì)算總有功/無功時(shí)不包括此機(jī)組）。（1）無功容量比例分配原則，注：：參加AVC的機(jī)組數(shù)QUOTE：參加AVC的第i臺(tái)機(jī)組的最大無功容量。QUOTE：參加AVC機(jī)組的最大無功容量之和。：AVC分配到第i臺(tái)參加AVC機(jī)組的無功。（2）等功率因數(shù)原則，注：：參加AVC的機(jī)組數(shù)。：參加AVC的第i臺(tái)機(jī)組的當(dāng)前有功實(shí)發(fā)值。：參加AVC機(jī)組的當(dāng)前有功實(shí)發(fā)值之和。QUOTE：AVC分配到第i臺(tái)參加AVC機(jī)組的無功。不參加AVC機(jī)組，AVC分配值跟蹤實(shí)發(fā)值，但此值只供顯示，并不實(shí)際作用于該機(jī)組。母線電壓與給定電壓值在電壓死區(qū)內(nèi)，AVC分配值跟蹤實(shí)發(fā)值。AVC將同時(shí)具有這兩種分配方式，并可由操作人員自由選擇使用哪種方式進(jìn)行計(jì)算。4電廠AVC子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置4.1自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)4.1.1進(jìn)行監(jiān)控小型水電站的工作狀態(tài)分為運(yùn)行狀態(tài)、停機(jī)狀態(tài)，除了發(fā)生事故和停機(jī)之外，水電站一直處在運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)也在不停的更新中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)記性收集分析。當(dāng)某個(gè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，超出了安全運(yùn)行范圍，監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)收集到信號(hào)，采取相應(yīng)的處理方法并記錄。便于水電站運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地處理事故。4.1.2實(shí)現(xiàn)機(jī)組現(xiàn)地控制單元LCU的自動(dòng)控制水電站通過機(jī)組現(xiàn)地控制單元LCU可以自動(dòng)的對(duì)機(jī)組實(shí)現(xiàn)各個(gè)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。比如機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)至空載，空載轉(zhuǎn)停機(jī)，自動(dòng)同期并網(wǎng)，自動(dòng)解列，機(jī)組的頻率和有功功率的控制，機(jī)組的電壓和無功功率的控制。在系統(tǒng)的電壓和無功功率發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)的調(diào)整勵(lì)磁。還可以根據(jù)流量和水位自動(dòng)改變閘門高度。4.1.3自動(dòng)對(duì)事故進(jìn)行處理由于水電站運(yùn)行設(shè)備多，設(shè)備情況也都不一樣，在運(yùn)行過程中有可能會(huì)發(fā)生事故，這就要求自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速的對(duì)故障發(fā)生的原因和故障發(fā)生的設(shè)備做出準(zhǔn)確的判斷，并警告運(yùn)行人員進(jìn)行處理，恢復(fù)水電站發(fā)電系統(tǒng)迅速的回到正常的工作狀態(tài)下，防止發(fā)生更加嚴(yán)重的事故。自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠幫助運(yùn)行人員盡快地發(fā)現(xiàn)并處理事故，為水電站的安全運(yùn)行提供保障。省調(diào)AVC主站與沙灣水電站AVC子站系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意見下圖所示。5安全策略5.1機(jī)組增磁閉鎖條件在加無功升壓的過程中，如機(jī)組機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流、實(shí)發(fā)無功、相應(yīng)廠用母線電壓、定子電流（滯相運(yùn)行）越高閉鎖值，即停止該機(jī)組的加無功升壓作業(yè)，僅允許往相反方向調(diào)節(jié)。且當(dāng)所有機(jī)組都達(dá)到加勵(lì)磁約束條件之一時(shí)，將增無功閉鎖信號(hào)發(fā)送給省調(diào)。5.2機(jī)組減磁閉鎖條件在減無功的過程中，如機(jī)組機(jī)端電壓、實(shí)發(fā)無功、相應(yīng)廠用母線電壓、轉(zhuǎn)子電流越低閉鎖值，定子電流越高閉鎖值（進(jìn)相運(yùn)行），即停止該機(jī)組的減無功作業(yè)，僅允許往相反方向調(diào)節(jié)。且當(dāng)所有機(jī)組都達(dá)到減勵(lì)磁約束條件之一時(shí)，將減無功閉鎖信號(hào)發(fā)送給省調(diào)。5.3單機(jī)AVC條件不滿足退出以下條件為機(jī)組運(yùn)行中可能突然出現(xiàn)的異常、故障、事故情況，當(dāng)這些情況任意之一發(fā)生時(shí)，機(jī)組退出AVC功能，以保障設(shè)備安全。（1）機(jī)組出口斷路器分閘；（2）勵(lì)磁系統(tǒng)現(xiàn)地控制模式或機(jī)組LCU現(xiàn)地模式；（3）勵(lì)磁故障；（4）大于一個(gè)功率柜退出；（5）下位機(jī)故障或通訊故障；（6）機(jī)組增減磁同時(shí)閉鎖；（7）機(jī)端電壓、有功采樣故障或突變。5.4全站AVC異常退出以下條件為機(jī)組運(yùn)行中可能突然出現(xiàn)的異常、故障、事故情況，當(dāng)這些情況任意之一發(fā)生時(shí)，全站退出AVC功能，以保障設(shè)備安全。（1）繼電保護(hù)或是安控裝置動(dòng)作；（2）機(jī)組無功突變或是無功變送器故障（采樣值質(zhì)量位故障）；（3）機(jī)組強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作；（4）2臺(tái)AVC應(yīng)用程序服務(wù)器同時(shí)故障或退出運(yùn)行；（5）220KV母線電壓突變、波動(dòng)越限、采樣故障；（6）監(jiān)控系統(tǒng)雙網(wǎng)同時(shí)故障；（7）未閉鎖的情況下長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整不到目標(biāo)值。6信息交互6.1AVC子站采集信息（遙測(cè)、遙信）沙灣水電站AVC子站根據(jù)AVC主站控制模式的不同，接收主站下發(fā)的母線電壓目標(biāo)值或無功目標(biāo)值，并進(jìn)行閉環(huán)跟蹤控制。同時(shí)具有對(duì)全廠的母線電壓控制方式和對(duì)單機(jī)的無功給定控制方式，即可接受省調(diào)母線電壓值和單機(jī)的無功值的遙調(diào)控制。同省調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)通過2路IEC104規(guī)約和1路IEC101通信，依照《貴州電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制（AVC）主站及子站互聯(lián)接口規(guī)范》要求和沙灣水電站的實(shí)際情況制定。從子站向主站傳輸?shù)男畔?，包含控制?zhí)行以及對(duì)子站控制過程監(jiān)視與安全校核等內(nèi)容，從主站下發(fā)到電廠子站的信息，以高壓側(cè)母線電壓為主。6.2通信接口6.2.1AVC子站與AVC主站通信接口電站AVC子站通過電廠遠(yuǎn)動(dòng)裝置（通信工作站）利用遠(yuǎn)動(dòng)通道與AVC主站進(jìn)行通信，上傳AVC子站信息及接收AVC主站下發(fā)的遙控遙調(diào)命令。遠(yuǎn)動(dòng)裝置（通信工作站）與主站的通訊采用網(wǎng)絡(luò)和/或?qū)＞€方式，通信規(guī)約采用SC1801、DL/T634.5.104-2002等部頒規(guī)約并遵循電網(wǎng)的相應(yīng)實(shí)施細(xì)則。6.2.2AVC子站與LCU的接口選擇電站AVC子站系統(tǒng)的控制命令通過現(xiàn)地控制單元LCU與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR接口，利用電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)組無功調(diào)節(jié)回路實(shí)現(xiàn)。沙灣水電站目前能實(shí)現(xiàn)的接口方式開關(guān)量方式、模擬量方式和通信方式。采用開關(guān)量調(diào)節(jié)方式，機(jī)組無功閉環(huán)控制在LCU中實(shí)現(xiàn)。此方式實(shí)際運(yùn)用中優(yōu)點(diǎn)是勵(lì)磁控制模式不受影響，原有監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁之間的控制方式不變，缺點(diǎn)是機(jī)組LCU無功調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，且容易超調(diào)且波動(dòng)大。采用模擬量控制方式，則機(jī)組無功閉環(huán)控制在勵(lì)磁系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，優(yōu)點(diǎn)是無功控制精確，調(diào)節(jié)時(shí)間短，缺點(diǎn)是模擬量控制可能受到干擾，且由于勵(lì)磁系統(tǒng)工作在無功閉環(huán)控制模式，存在一定的安全性問題。通訊方式則采用MODBUS規(guī)約串口通訊方式，實(shí)際運(yùn)用中有延時(shí)且不可靠暫不考慮。綜合幾種情況，沙灣電站選用了開關(guān)量方式調(diào)節(jié)并設(shè)置防止因控制信號(hào)輸出繼電器接點(diǎn)粘死而導(dǎo)致誤控的措施，調(diào)節(jié)效果良好。6.3小結(jié)沙灣水電站于2014年06月17日與省調(diào)AVC進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn)。試驗(yàn)主要內(nèi)容為等無功容量分配模式下的機(jī)組開環(huán)/閉環(huán)試驗(yàn)（包括受控機(jī)組AGC投入情況）以及相關(guān)安全策略試驗(yàn)。調(diào)試時(shí)，退出全站AGC功能。通過完善AVC程序，優(yōu)化AVC參數(shù)，不斷進(jìn)行各功能、各級(jí)測(cè)試，AVC各項(xiàng)性能已滿足各項(xiàng)質(zhì)量要求并順利進(jìn)入試運(yùn)行。從實(shí)際運(yùn)用的效果看符合省調(diào)相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采取的控制策略滿足了調(diào)度和電站對(duì)于AVC的功能要求，使母線電壓維持在給定值0.4KV之內(nèi)。但是需要注意的是運(yùn)用中無論AVC采用何種無功分配原則，有功變化都會(huì)使得無功重新分配。因此，如果AGC同時(shí)投入運(yùn)行，就必須考慮AGC的影響，尤其是針對(duì)沙灣水電站振動(dòng)區(qū)大，調(diào)節(jié)頻繁的水電機(jī)組，要綜合分析比較，合理采取無功分配策略和機(jī)組無功閉環(huán)實(shí)現(xiàn)方式、調(diào)節(jié)方式，否則無法穩(wěn)定運(yùn)行。其次對(duì)于像沙灣水電站這樣的擴(kuò)大單元接線的機(jī)組，單一投入同一單元的一臺(tái)機(jī)組AVC功能，在調(diào)整無功功率的過程中另外一臺(tái)機(jī)組會(huì)向相反的方向調(diào)節(jié)。因此必須在安全約束條件中注意增加避免出現(xiàn)“無功環(huán)流”現(xiàn)象的條件。AVC的功能要由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，而勵(lì)磁系統(tǒng)固有的特性和一些功能也會(huì)影響到AVC的效果，這就是調(diào)差環(huán)節(jié)、PSS反調(diào)以及低勵(lì)限制。AVC控制是水電廠穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是電站實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”的前提條件。但是實(shí)際運(yùn)行中，有許多問題需要解決，且每個(gè)電站的特點(diǎn)不一樣，AVC需要根據(jù)各電廠的運(yùn)行情況探索出最適合的程序和方案，以滿足電站穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。7結(jié)語(yǔ)隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有無功電壓人工手動(dòng)調(diào)整控制手段已不能滿足電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的要求，需要采用全網(wǎng)一體化的自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）進(jìn)行全網(wǎng)無功電壓優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，以降低網(wǎng)損、提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定水平和電壓質(zhì)量。水電廠自動(dòng)電壓控制（AVC)是按照預(yù)定條件和要求自動(dòng)控制水電廠母線電壓或全電廠無功功率的技術(shù)。水力發(fā)電廠可以通過快速調(diào)節(jié)電廠的無功功率使母線電壓穩(wěn)定在一個(gè)合理的范圍，從而達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的。沙灣水電站AVC功能在監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)中集成實(shí)現(xiàn)。AVC軟件包運(yùn)行在雙機(jī)配置的應(yīng)用服務(wù)器中，目前電廠AGC軟件包已經(jīng)運(yùn)行在應(yīng)用服務(wù)器中。雙機(jī)配置的應(yīng)用服務(wù)器是主備運(yùn)行方式工作，雙應(yīng)用服務(wù)器無擾動(dòng)切換，只有主應(yīng)用服務(wù)器能發(fā)出控制命令。同省調(diào)通信目前2路IEC104規(guī)約通信和1路101規(guī)約通信。IEC104規(guī)約通信通道電站側(cè)是雙通信服務(wù)器配置。2010年2月9日，沙灣水電站4臺(tái)機(jī)組全部投運(yùn)以來運(yùn)行穩(wěn)定，已具備AVC調(diào)試條件。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)隨著電力行業(yè)和計(jì)算機(jī)行業(yè)的進(jìn)步而逐漸發(fā)展，日新月異的技術(shù)也推動(dòng)著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)繼續(xù)向前邁進(jìn)。隨著模式識(shí)別、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、虛擬化技術(shù)以及通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)更加完善和趨于智能。此次的計(jì)算機(jī)監(jiān)控改造工作只是一個(gè)開端，之后還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多需要改進(jìn)和研究的地方。參考文獻(xiàn)[1]王巖.觀音巖水電站調(diào)度自動(dòng)化研究與分析[J].通信電源技術(shù)，2017，34（04）：257-258.[2]高一平，凌勝軍.大峽水電站AVC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2017（06）：106-107+145.[3]熊顯丕.小型水電站技術(shù)改造措施研究[J/OL].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)[2018-05-18]./10.19474/ki.10-1156/f.000486.[4]邵興志，李赟，郭思喆.小水電并網(wǎng)后對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)的影響[J].農(nóng)村電氣化，2017（01）：42-45.[5]李世昌，錢力，張坤.張河灣蓄能電廠AVC子站建設(shè)必要性及其應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2016，39（12）：29-31.[6]白永福，程志峰，秦會(huì)會(huì).拉西瓦水電站AVC調(diào)節(jié)分析與策略優(yōu)化[J].青海電力，2016，35（03）：21-23+28.[7]李正家.帶阻抗自適應(yīng)的AVC控制策略在大型水電站的應(yīng)用[J].水電與抽水蓄能，2016，2（04）：71-75.[8]顏現(xiàn)波，馮迅，龔傳利.四川沙灣水電站自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2016，39（06）：24-25+29.[9]席光慶，周瑜，李陽(yáng)陽(yáng)，武法磊，周琪，周勝偉，簡(jiǎn)振遠(yuǎn)，宋永恒.二灘水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造幾起典型故障分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2016，33（02）：123-127.[10]陸江，李陽(yáng)，肖少華，譚敏，韓傳家，曾江.某地區(qū)電網(wǎng)電壓/無功現(xiàn)狀分析及改進(jìn)建議[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2015，36（06）：1-5+9.[11]張強(qiáng).贊比亞伊泰茲水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)介紹[J].水電廠自動(dòng)化，2015，36（04）：17-20.[12]何照.流域梯級(jí)小型水電站群集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)踐[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2015，38（08）：84-87.[13]賀潔.水電站AdvantOCS系統(tǒng)改造實(shí)施方法探討[J].水電廠自動(dòng)化，2015，36（03）：8-12.[14]吳長(zhǎng)洪.水電站集控運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施[J].水電廠自動(dòng)化，2015，36（03）：35-37.[15]孫振.巨型水電站孤島試驗(yàn)期間AVC電壓波動(dòng)的解決[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2015，39（02）：75-79.[16]張強(qiáng).贊比亞KARIBA水電站擴(kuò)機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)介紹[J].水電廠自動(dòng)化，2014，35（04）：10