专利名称：一种以功率因数为控制目标的发电厂自动电压闭环控制方法
技术领域：
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及发电厂自动电压闭环控制的实现方法。
背景技术：
随着电力调度自动化的发展，电力系统对电压控制越来越严格，自动电压控制的好坏是决定电力系统安全、经济运行的重要因数。目前实际应用中，有些区域电网的AVC主站还没有建设好，也有个别企业自备电厂不具备上网条件等等，这类的情况就需要实现自动电压闭环控制。现在市场上的AVC子站产品大多是基于网控系统设计，数据来源于NCS或硬接线。 而在闭环控制系统中，自动电压控制所需采集的数据在发电厂电气控制系统中已经存在， 可以直接从发电厂电气系统中得到，节省电缆，保护用户既有投资。由于自动电压控制系统直接调节励磁，因此系统调节时的安全性至关重要。在系统发生故障时，自动电压控制应该退出，当系统出现冲击负荷时，自动电压控制系统需要与 AVR可靠配合，来维持厂内无功供、需平衡。
发明内容
为了实现发电厂自动电压的闭环控制，本发明提供了一种基于发电厂电气控制系统的自动电压控制方法。本发明具有如下技术方案—种以功率因数为控制目标的发电厂自动电压闭环控制方法，该方法在发电厂自动电压控制系统子站中实现电厂电压的闭环控制；其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)协调控制器采用通信的方式从发电厂电气控制系统中的测控装置采集到出线有功和无功功率、高压母线电压和无功功率、发电机机端有功、机端无功及其它相关模拟量，以及各开关位置、保护动作等开关量信息(2)协调控制器根据采集到的模拟量和开关量信息，计算当前发电厂网络拓扑结构；(3)协调控制器根据电厂出线的实际功率因数和目标功率因数，计算电厂需要承担的总无功功率；(4)协调控制器将总无功功率通过既定的无功分配策略计算出每台机组需承担的无功分配值，将该无功分配值发送到对应的每台机组的执行控制器中；(5)执行控制器通过将接收到的无功分配值和当前机组的实际无功功率值相比较，向发电机的励磁系统发送增减磁信号以调节发电机无功出力，使电厂出线的功率因数达到控制目标值，实现全厂多机组的电压无功自动控制。进一步，优选在所述协调控制器中封装无功分配逻辑功能块，以发电厂出线功率因数为控制目标，采用既定的无功分配策略，进行在线发电机组的无功分配。
所述执行控制器采用脉冲或脉宽调节方式，直接向发电机的励磁控制系统发送增减磁信号，来调节发电机无功出力。本发明还进一步包括以下进一步的优选技术方案，即在实现发电厂自动电压闭环控制过程中包括如下安全策略，(1)在步骤(1)-(5)任意时刻，当发电厂内发电系统出现冲击负荷时，所述控制系统子站能与发电机励磁调节系统AVR可靠配合进行无功调节闭锁；(2)在步骤(1)-(5)任意时刻，当出现发电厂内发电系统故障时，发电厂自动电压控制系统子站能够可靠退出；(3)在步骤(1)-( 任意时刻，当发电厂自动电压控制系统子站运行异常或故障时，能自动报警并自动闭锁发给励磁系统的增减励磁信号输出，形成事件记录；(4)在步骤(1)-(5)任意时刻，为了防止闭锁信号频繁出现，发电厂自动电压控制系统子站具备闭锁返回死区功能。本发明充分满足了发电厂系统内部无功供、需平衡的闭环控制要求，具有很强的自平衡能力，具有通用性强，简单直观的特点。
图1是本发明的自动电压闭环控制系统子站结构图；图2是一个典型的发电厂接线示意图；图3是本发明自动电压闭环控制方法的逻辑流程图；图4是执行控制器无功调节逻辑图；图5是发电厂自动电压控制安全性策略逻辑图。
具体实施例方式下面结合说明书附图并通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。如图1所示为本发明的自动电压闭环控制系统子站结构图，工程师站实时显示当前自动电压闭环控制系统子站的模拟量、开关量和报警信息，并实现对协调控制器和执行控制器的控制。协调控制器的功能是根据采集的模拟量和开关量信息计算每台发电机组分配的无功功率。执行控制的功能是根据协调控制器计算的发电机组的无功功率，实现对发电机组无功的增加或者减少。每台发电机组对应一台执行控制器，各执行控制器和协调控制器以及工程师站通过以太网进行连接和通讯。协调控制器与电气系统通过网络进行数据采集。每台执行控制器使用硬连接方式控制AVR励磁调节器增减磁调节；参见图2，本实施例中对应一个典型的发电厂一次接线图。该发电厂共4台机组， 通过2台升压变压器升压后连接到两条分段母线，每段母线上各有3条出线，其中各有1条出线(即电厂1、电厂2)连接到大电网，本实施例中即以这两条出线为目标出线，当这两条出线任意一条出线功率因数降低到目标功率因数设定值以下，即开始进行调节，使功率因数保持在设定值以上。参见图3为本发明自动电压闭环控制方法的流程图，本发明公开的以功率因数为控制目标的发电厂自动电压闭环控制方法包括以下步骤(1)协调控制器采用通信的方式从发电厂电气控制系统中的测控装置采集到出线有功和无功功率、高压母线电压和无功功率、发电机机端有功、机端无功及其它相关模拟量，以及各开关位置、保护动作等开关量信息；(2)协调控制器根据采集到的模拟量和开关量信息，计算当前发电厂网络拓扑结构；(3)协调控制器根据电厂出线的实际功率因数和目标功率因数，计算电厂需要承担的总无功功率；(4)协调控制器将总无功功率通过既定的无功分配策略计算出每台机组需承担的无功分配值，将该无功分配值发送到对应的每台机组的执行控制器中；(5)执行控制器通过将接收到的无功分配值和当前机组的实际无功功率值相比较，向发电机的AVR励磁系统发送增减磁信号以调节发电机无功出力，使电厂出线的功率因数达到控制目标值，实现全厂多机组的电压无功自动控制。本发明还进一步包括以下进一步的优选技术方案，即在实现发电厂自动电压闭环控制过程中包括如下安全策略(1)在步骤(1)-(5)任意时刻，当发电厂内发电系统出现冲击负荷时，所述控制系统子站能与发电机励磁调节系统AVR可靠配合进行无功调节闭锁；(2)在步骤(1)-(5)任意时刻，当出现发电厂内发电系统故障时，发电厂自动电压控制系统子站能够可靠退出；(3)在步骤(1)-( 任意时刻，当发电厂自动电压控制系统子站运行异常或故障时，能自动报警并自动闭锁发给励磁系统的增减励磁信号输出，形成事件记录；(4)在步骤(1)-(5)任意时刻，为了防止闭锁信号频繁出现，发电厂自动电压控制系统子站具备闭锁返回死区功能。参见图4为执行控制器无功调节逻辑图，本实施例中执行控制器接收协调控制器发送的分配的无功值，然后将该无功值与对应发电机的当前实时无功值比较，如果比较值大于调节死区，则开始调节，如果此时图5所示的闭锁条件成立，则该执行控制器闭锁并退出调节，如果没有闭锁条件成立，则将分配无功值与对应发电机的当前实时无功值比较，如果分配无功值大于发电机当前实时无功值，则向励磁调节器发出增磁脉冲，相反则发出减磁脉冲。参见图5，本实施例中当出现图5中任意一个闭锁条件时，自动电压闭环控制系统子站即闭锁调节。该闭锁条件在每次调节之前进行判断，如果有闭锁条件成立，则执行控制器闭锁并退出调节，如果闭锁条件不成立，则进入无功调节流程。闭锁条件为如下几条，只要有一个条件满足即闭锁调节。1)励磁调节器闭锁；2) AVC装置工作异常；3) AVC协调控制器退出；4) AVC执行控制器退出；5)发变组保护启动；6)协调控制器与执行控制器通信中断；7) AVC与测控装置通讯中断；8)发电机PT断线；
9)目标线路PT断线。本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种以功率因数为控制目标的发电厂自动电压闭环控制方法，该方法在发电厂自动电压控制系统子站中实现电厂电压的闭环控制；其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)协调控制器采用通信的方式从发电厂电气控制系统中的测控装置采集到出线有功和无功功率、高压母线电压和无功功率、发电机机端有功、机端无功等模拟量信息，以及各开关位置、保护动作等开关量信息；(2)协调控制器根据采集到的模拟量信息和开关量信息，计算当前发电厂网络拓扑结构；(3)协调控制器根据电厂出线的实际功率因数和目标功率因数，计算电厂需要承担的总无功功率；(4)协调控制器将总无功功率通过既定的无功分配策略计算出每台机组需承担的无功分配值，将该无功分配值发送到对应的每台机组的执行控制器中；(5)执行控制器通过将接收到的无功分配值和当前机组的实际无功功率值相比较，向发电机的励磁系统发送增减磁信号以调节发电机无功出力，使电厂出线的功率因数达到控制目标值，实现全厂多机组的电压无功自动控制。
2.如权利要求1所述的发电厂自动电压闭环控制方法，其特征在于在所述协调控制器中封装了无功分配逻辑功能块，以发电厂出线功率因数为控制目标，采用既定的无功分配策略，进行在线发电机组的无功分配。
3.如权利要求1所述的发电厂自动电压闭环控制方法，其特征在于所述执行控制器采用脉冲或脉宽调节方式，直接向发电机的励磁控制系统发送增减磁信号，来调节发电机无功出力。
4.如权利要求1所述的发电厂自动电压闭环控制方法，其特征在于在实现发电厂自动电压闭环控制过程中，还包括以下内容(1)在步骤(ι)- 任意时刻，当发电厂内发电系统出现冲击负荷时，所述控制系统子站能与发电机励磁调节系统AVR可靠配合进行无功调节闭锁；(2)在步骤(1)-(5)任意时刻，当出现发电厂内发电系统故障时，发电厂自动电压控制系统子站能够可靠退出；(3)在步骤(1)-( 任意时刻，当发电厂自动电压控制系统子站运行异常或故障时，能自动报警并自动闭锁发给励磁系统的增减励磁信号输出，形成事件记录；(4)在步骤(1)-( 任意时刻，为了防止闭锁信号频繁出现，发电厂自动电压控制系统子站具备闭锁返回死区功能。
全文摘要
一种以功率因数为控制目标来实现发电厂自动电压闭环控制的方法，该方法实现的过程如下1)通信采集发电厂电气控制系统的模拟量、开关量信息；2)根据电厂出线的实际功率因数和目标功率因数，通过计算得出电厂需要承担的总无功功率；3)通过计算将总无功功率合理分配给每台发电机组；4)向发电机的励磁系统发送增减磁信号以调节发电机无功出力，使电厂出线的功率因数达到控制目标值，实现全厂多机组的电压无功自动控制。本发明充分满足了发电厂系统内部无功供、需平衡的闭环控制要求，具有很强的自平衡能力，具有通用性强，简单直观的特点。
文档编号H02J3/18GK102510070SQ201110353078
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者任小勇, 奚志江, 楚彦君, 汪一, 王海燕 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司