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【摘要】随着社会的发展，电力工程得到很大发展，电网的规模也在不断的扩大，因此需要建立一个全局无功电压优化系统，为我国的电网的安全经济运行提供保障。但是就目前的情况，电网建设中暴露出了很多的问题，而电厂侧AVC系统是一个非常好的解决办法，其通过闭环控制，实现了对于发电厂高压母线电压和发电厂无功出力的有效控制。对此本文分析了电厂侧AVC关键技术。
【关键词】电厂侧AVC系统原理;电气距离;负荷变化;辅助运行方案
引言
近年来，我国电力工业迅速发展，电网规模不断扩大，电力系统的安全、经济运行已成为电力生产的重大课题。随着“西电东送、全国联网”重大工程的实施，我国电网也进入了高速发展期，其无功电压问题日益突出。建立全局无功电压优化系统，保障我国电网的安全经济运行，已成为当务之急。
1、电厂侧AVC系统控制重要意义
（1）提高稳定水平：网内电厂全部投入装置后，通过合理分配无功，可将系统电压和无功储备保持在较高的水平，从而大大提高电网安全稳定水平和机组运行稳定水平;
（2）改善电压质量：电压监督电压合格率得到大幅度提高;
（3）消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度。
电网中的任何稳定运行方式都是建立在有功/无功平衡的基础上，有功功率的平衡决定了电网频率，无功功率的平衡决定了电网电压，AVC只涉及电压，因此，AVC遵循无功功率平衡确定电压，调压就是调无功的原则。
2、电厂侧AVC系统的原理与控制策略
1）电厂侧AVC系统原理
发电厂AVC的控制目标是使发电厂高压母线电压达到设定的值或设定的范围，它实际上是通过励磁调节器（AVR）对高压母线进行大闭环调节。
基于三级电压无功调控的基本原理，电厂侧AVC子站系统基本原理是远程接收主站端AVC控制指令，即发电厂高压母线给定值，通过动态调节励磁调节器的电压给定值，改变发电机励磁电流来实现电压无功自动调控。
2）电厂侧AVC系统控制策略与安全约束
A、控制策略
电厂侧AVC系统把从远方调度发来的电压指定值 与电厂本身从高压母线测到的电压 进行比较，当 > 时，进行升压（加磁）操作，即控制发电机AVR系统增大发电机励磁电流，加磁过程要不断考虑加磁有关的约束限制，否则加磁的作业在 接近 时停止;当 < 时，进行降压（减磁）操作，控制发电机AVR系统减小发电机励磁电流，减磁过程同样要考虑减磁可能的各种限制因素，直到 接近 时停止减磁作业。在增磁（或减磁）过程中，只要有一个变量达到约束限制，则立即停止加磁（或）减磁作业。
B、安全约束
电厂侧AVC子站系统是地区无功电压控制系统的一部分，其主要控制对象是发电机，则对发电机的控制必须满足一定的安全可靠性的要求。所以在整个调节过程必须满足一定的约束条件，以保证发电机的安全运行，达到无功优化的目的。
3、影响电厂侧AVC系统运行的关键因素的研究
3.1、电气距离对电厂侧AVC的影响分析
1）远离负荷中心电厂电气距离对电厂侧AVC的影响
远离负荷中心电厂发出的电能通常要通过很长的高压传输线来传送，这些高压传输线通常有几百千米。由于高压传输线电气距离长，其对地电容C很大，会成为很大的无功电源，对系统的充电功率 与 就会很大。因此发电机的无功出力 就会相对较小。
2）负荷中心电厂电气距离对电厂侧AVC的影响
与远离负荷中心电厂相反，负荷中心电厂处在负荷中心位置，距离用电负荷较近，不需要很长的输电线传输电能，因此输电线的对地电容C相对较小，对系统的充电功率很低。这样负荷以及变压器、输电线所消耗的无功都需要发电机来提供，。因此发电机的无功出力 就会相对较大。
3.2、负荷变化对电厂侧AVC的影响分析
1）负荷低谷对远离负荷中心电厂侧AVC的影响
负荷低谷时，负荷的有功无功需求都比较低。对于远离负荷中心电厂，高压输电线的充电功率非常大，而负荷需要的无功功率却很小。为了保证系统的无功功率平衡，发电机必须不断地减少励磁，从而使得发电机的无功出力不断减小，甚至进相运行。
2）负荷高峰对负荷中心电厂AVC的影响
与负荷低谷情况相反，负荷高峰时时，负荷的有功无功需求都会很高。对于负荷中心电厂，高压输电线的充电功率很小，而负荷需要的无功功率却很大。
4、基于matlab的电厂侧AVC系统仿真
1）改变厂用母线变压器变比分接头仿真
仿真系统模型中，厂用变压器额定变比为 KV/6.3KV，为了提高厂用母线电压，将厂用变压器变比调整为（10.5KV-2.5%）/6.3KV，即10.2375KV/6.3KV。
改变厂用变压器变比，可以有效的提高厂用母线电压，从而提高电厂侧AVC系统的调节能力。而且，改变厂用变压器变比，不需要额外增加设备，对电网没有影响，是应针对厂用母线电压过低最为经济的解决办法。但这种方法对于发电机的无功出力和机端电压没用作用，所以不能改善发电机进相和机端电压较低的问题。
2）高压母线并联电抗器仿真
在仿真系统中，在并联电抗器投入之前，发电机吸收-11Mvar的无功。在并联电抗器后，保证发电机以功率因数为0.98正常运行。发电机的有功功率为88MW不变。这样，可以得到并联电抗器的容量在30Mvar左右。
这样在发电厂高压母线并联容量为30Mvar的电抗器，用来吸收输电线的充电功率。其仿真系统结果如图3所示。
发电厂高压母线并联电抗器后，厂用母线电压电压有所上升，可以提高电厂侧AVC系统对高压母线的控制能力。而且，此方案可以消除发电机的进相情况，使其发出无功，并且可以提高发电机机端母线电压。
以上两种方案都能使发电厂厂用母线电压升高，但有各自的特点，实际中要根据具体的情况进行选择。
结束语
本文通过对于电网的三级控制原理，主站与子站的基本结构，电厂侧电压与无功之间的控制关系，发电厂AVC系统无功的计算与分配策略以及发电厂AVC系统的控制策略和安全约束等的分析，阐述，研究了电厂侧AVC系统的原理以及在电网AVC系统中的重要地位。
【关键词】电厂侧AVC系统原理;电气距离;负荷变化;辅助运行方案
引言
近年来，我国电力工业迅速发展，电网规模不断扩大，电力系统的安全、经济运行已成为电力生产的重大课题。随着“西电东送、全国联网”重大工程的实施，我国电网也进入了高速发展期，其无功电压问题日益突出。建立全局无功电压优化系统，保障我国电网的安全经济运行，已成为当务之急。
1、电厂侧AVC系统控制重要意义
（1）提高稳定水平：网内电厂全部投入装置后，通过合理分配无功，可将系统电压和无功储备保持在较高的水平，从而大大提高电网安全稳定水平和机组运行稳定水平;
（2）改善电压质量：电压监督电压合格率得到大幅度提高;
（3）消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度。
电网中的任何稳定运行方式都是建立在有功/无功平衡的基础上，有功功率的平衡决定了电网频率，无功功率的平衡决定了电网电压，AVC只涉及电压，因此，AVC遵循无功功率平衡确定电压，调压就是调无功的原则。
2、电厂侧AVC系统的原理与控制策略
1）电厂侧AVC系统原理
发电厂AVC的控制目标是使发电厂高压母线电压达到设定的值或设定的范围，它实际上是通过励磁调节器（AVR）对高压母线进行大闭环调节。
基于三级电压无功调控的基本原理，电厂侧AVC子站系统基本原理是远程接收主站端AVC控制指令，即发电厂高压母线给定值，通过动态调节励磁调节器的电压给定值，改变发电机励磁电流来实现电压无功自动调控。
2）电厂侧AVC系统控制策略与安全约束
A、控制策略
电厂侧AVC系统把从远方调度发来的电压指定值 与电厂本身从高压母线测到的电压 进行比较，当 > 时，进行升压（加磁）操作，即控制发电机AVR系统增大发电机励磁电流，加磁过程要不断考虑加磁有关的约束限制，否则加磁的作业在 接近 时停止;当 < 时，进行降压（减磁）操作，控制发电机AVR系统减小发电机励磁电流，减磁过程同样要考虑减磁可能的各种限制因素，直到 接近 时停止减磁作业。在增磁（或减磁）过程中，只要有一个变量达到约束限制，则立即停止加磁（或）减磁作业。
B、安全约束
电厂侧AVC子站系统是地区无功电压控制系统的一部分，其主要控制对象是发电机，则对发电机的控制必须满足一定的安全可靠性的要求。所以在整个调节过程必须满足一定的约束条件，以保证发电机的安全运行，达到无功优化的目的。
3、影响电厂侧AVC系统运行的关键因素的研究
3.1、电气距离对电厂侧AVC的影响分析
1）远离负荷中心电厂电气距离对电厂侧AVC的影响
远离负荷中心电厂发出的电能通常要通过很长的高压传输线来传送，这些高压传输线通常有几百千米。由于高压传输线电气距离长，其对地电容C很大，会成为很大的无功电源，对系统的充电功率 与 就会很大。因此发电机的无功出力 就会相对较小。
2）负荷中心电厂电气距离对电厂侧AVC的影响
与远离负荷中心电厂相反，负荷中心电厂处在负荷中心位置，距离用电负荷较近，不需要很长的输电线传输电能，因此输电线的对地电容C相对较小，对系统的充电功率很低。这样负荷以及变压器、输电线所消耗的无功都需要发电机来提供，。因此发电机的无功出力 就会相对较大。
3.2、负荷变化对电厂侧AVC的影响分析
1）负荷低谷对远离负荷中心电厂侧AVC的影响
负荷低谷时，负荷的有功无功需求都比较低。对于远离负荷中心电厂，高压输电线的充电功率非常大，而负荷需要的无功功率却很小。为了保证系统的无功功率平衡，发电机必须不断地减少励磁，从而使得发电机的无功出力不断减小，甚至进相运行。
2）负荷高峰对负荷中心电厂AVC的影响
与负荷低谷情况相反，负荷高峰时时，负荷的有功无功需求都会很高。对于负荷中心电厂，高压输电线的充电功率很小，而负荷需要的无功功率却很大。
4、基于matlab的电厂侧AVC系统仿真
1）改变厂用母线变压器变比分接头仿真
仿真系统模型中，厂用变压器额定变比为 KV/6.3KV，为了提高厂用母线电压，将厂用变压器变比调整为（10.5KV-2.5%）/6.3KV，即10.2375KV/6.3KV。
改变厂用变压器变比，可以有效的提高厂用母线电压，从而提高电厂侧AVC系统的调节能力。而且，改变厂用变压器变比，不需要额外增加设备，对电网没有影响，是应针对厂用母线电压过低最为经济的解决办法。但这种方法对于发电机的无功出力和机端电压没用作用，所以不能改善发电机进相和机端电压较低的问题。
2）高压母线并联电抗器仿真
在仿真系统中，在并联电抗器投入之前，发电机吸收-11Mvar的无功。在并联电抗器后，保证发电机以功率因数为0.98正常运行。发电机的有功功率为88MW不变。这样，可以得到并联电抗器的容量在30Mvar左右。
这样在发电厂高压母线并联容量为30Mvar的电抗器，用来吸收输电线的充电功率。其仿真系统结果如图3所示。
发电厂高压母线并联电抗器后，厂用母线电压电压有所上升，可以提高电厂侧AVC系统对高压母线的控制能力。而且，此方案可以消除发电机的进相情况，使其发出无功，并且可以提高发电机机端母线电压。
以上两种方案都能使发电厂厂用母线电压升高，但有各自的特点，实际中要根据具体的情况进行选择。
结束语
本文通过对于电网的三级控制原理，主站与子站的基本结构，电厂侧电压与无功之间的控制关系，发电厂AVC系统无功的计算与分配策略以及发电厂AVC系统的控制策略和安全约束等的分析，阐述，研究了电厂侧AVC系统的原理以及在电网AVC系统中的重要地位。