[发明专利]火电厂集控型脉冲式电压无功自动控制系统

说明书

本发明涉及一种在火电厂中可以对多台发电机组和多个低压电抗器进行集中控制的利用 电压脉冲实现的电压无功自动控制系统。

在电力系统中，一般认为电压和无功功率相互关联，因而调节发电机的机端电压时，发 电机的输出无功功率会随之而变化，同时电厂高压母线电压也会随之变化。为了发电厂所在 的电力系统的安全稳定运行，必须在必要的时候将发电厂的发电机机端电压、高压母线电压、 高压母线无功设定在一个特定的范围之内。在火电厂中，通过人工操作发电机的励磁器的空 结点来调节发电机的机端电压，进而调节发电机输出无功、高压母线电压和高压母线无功， 是调节火电厂电压无功的传统方式。随着计算机、电子与通讯技术的发展，人们已经开始考 虑使用自动控制的方式来代替传统的人工调节火电厂电压无功状态的方式，并且考虑将多个 发电厂置于一套电网自动电压控制系统中，进行多个发电厂的电压无功协调控制。

在《电力设计》杂志2005年2月第1期的《电网自动电压控制在大型火电厂的设计与实 现》一文中，作者介绍了一种在火电厂中接收电网自动电压控制系统发出的高压母线电压设 定指令，进而通过4-20mA的模拟电流信号对发电机进行控制，实现火电厂电压无功自动控制 的系统。在该系统中，电厂自动电压无功控制装置根据接收到的电厂高压母线电压指令计算 出每台发电机的机端电压设定值，利用4-20mA的模拟电流信号将该设定值传送给发电机集散 控制系统(DCS)，或是直接传送给发电机励磁控制系统，来设定发电机的机端电压，进而调 节发电机的输出无功功率、高压母线电压和高压母线无功功率。

在《安徽电力》2005年12月第22卷第4期的《自动电压控制系统(AVC)在发电厂的应 用》一文与《安徽电气工程职业技术学院学报》2004年3月第9卷第1期的《发电厂无功电 压远方自动控制系统的探讨》一文中，介绍了一类分布式的调节发电厂各机组输出无功功率 的系统。在该类系统中，需要给每一台发电机配备一台AVC调节装置，一般还需要在电厂内 配备一台通讯上位机，由电网自动电压控制系统下发每台发电机的输出无功功率设定值，电 厂通讯上位机将该设定值发送给每台发电机的AVC调节装置，由AVC调节装置将发电机输出 无功调节到要求的设定值附近。

以上两种系统都存在一些不足和局限性。对第一种系统，存在的不足主要是：调节精度 差，由于使用4-20mA的模拟电流信号来传送机端电压设定值，模拟电流信号误差较大，会带 来很大的误差；对电厂已有系统要求高，电厂机组必须要装有能够对机组机端电压进行设定 的DCS系统，或是机组励磁器必须要具有接收4-20mA的电流信号传送的设定值的功能。对第 二种系统，存在的不足主要是：系统过于复杂，所需设备太多，增加系统维护量；不能进行 电厂内各机组间无功的二次分配。同时，这两种系统都还存在一定的局限性：对电厂电压无 功自动调节过程的监控不够，不能完整详细的监视调节过程中电厂各机组及母线的运行状态； 调节功能较为单一，一般只能针对高压母线电压或发电机单机无功一种指令进行调节；调节 过程中没有反馈信号发回调度中心，调度中心无法监视所下发指令的执行情况；没有考虑对 电厂内的低压电抗器进行投切操作。

本发明的目的是克服现有此类系统的缺点，提供一种在火电厂中同时对多台发电机组和 多台低压电抗器进行集中控制的能精确调节火电厂中多种电压无功设定值的电厂电压无功自 动控制系统。本发明的特征在于：

(1)同一个火电厂只需要安装一台集中型的自动电压控制装置，对多台发电机和多个低压 电抗器进行集中控制，减少维护量。

(2)可以实现火电厂内多台发电机的无功二次分配，实现发电厂内多机组优化调节。

(3)使用电压脉冲信号直接接入发电机励磁器，增加该发明系统的通用性。由于几乎所有 的现有发电机励磁器都有增减励磁空结点，因而这种励磁器接入方式几乎可以适用于 所有的发电机励磁器。

(4)在电厂内实现所设定电压或无功的闭环调节，增加调节的准确性。

(5)为电厂运行人员提供丰富的监控方式和接口，运行人员可以方便的对系统的执行情况 进行监视，在必要时可以方便的对所发明的电压无功自动控制系统进行必要的干预。

(6)设有与电网自动电压控制系统的通讯接口，可以让电网自动电压控制系统方便的监视 到所给的电厂电压无功设定命令的执行情况。