AVC电压自动控制系统技术使用说明书.docx
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AVC电压自动控制系统技术使用说明书
AVC电压自动控制系统
技术使用说明书
安徽立卓智能电网科技有限公司
2013-09-10
AVC电压自动调控系统
技术使用说明书
（资料版本号：
V2.2）
编写：
张平刚
审核:
陈超
批准:
程琦
前言
安徽立卓智能电网科技有限公司是科技创新型智能电网技术应用企业，其前身为安徽电力科学研究院下属公司AVC项目部（初创于2005年）。
为适应企业发展需要，2010年项目部按照现代法人制度改制创建了安徽立卓智能电网科技有限公司，并独立运营。
公司依托于安徽省电力公司和安徽省电力科学研究院，与中国电科院、内蒙电科院、华东电科院、清华大学、合肥工业大学、河海大学等科研机构和高校展开各领域的紧密合作，同时和华北、华东、南方、河北、内蒙古等网、省电力公司以及各大发电企业建立了长期业务合作关系，形成了以市场需求为导向，自主创新为核心的研发体系。
公司研发、生产与智能电网技术相关的产品，涉及发电系统、输配电系统的自动化设备集成、软硬件开发、制造与应用，以及相关的贸易和服务。
公司秉承以人为本、科技创新、用户至上、追求卓越的企业理念，尽心尽力服务电业，持续为客户创造效益和进步，为电网技术发展贡献力量。
本说明书所描述的软件和文字的版权由安徽立卓智能电网科技有限公司拥有，在没有安徽立卓智能电网科技有限公司书面许可的前提下，除购买者自己使用外，不得以任何目的、任何使用方法（包括复印和录制在内的电子或机械手段）对本手册的任何部分进行复制和传播，安徽立卓智能电网科技有限公司对侵权行为将保留诉讼的权利。
编写目的：
为了使各单位能够准确、方便的使用该系统对发电机无功出力或高压侧母线电压进行实时跟踪调控，特编写了《立卓AVC自动电压调控系统技术使用说明书》。
该说明书适用于各单位具体操作人员和系统管理人员。
感谢您使用立卓自动电压调控系统。
1.系统概述
1.1.概述
安徽省电力科学研究院与安徽立卓智能电网科技有限公司自2001年起致力于YC系列无功电压自动调控装置的开发和研制，迄今已积累了丰富的研发和现场经验。
YC系列无功电压自动调控装置利用先进的电子、网络通讯与自动控制技术，在线接收省电力调度中心下发的母线电压指令，自动对发电机无功出力或高压侧母线电压进行实时跟踪调控。
可有效地控制区域电网无功的合理流动，增强电力系统运行的稳定性和安全性，保证电压质量，改善电网整体供电水平，减少电网有功网损，充分发挥电网的经济效益，同时降低运行人员的劳动强度。
AVC自动调控系统在YC-01、YC-02、YC-03、YC-04系统的基础上自主研发的第五代AVC自动调控系统，系统遍布全国、经济效益显著、运行情况优良。
系统的主要特点体现在以下几个方面：
1）安全性
基于系统的安全性、可靠性、实时性等各方面的要求，系统可采用双网、双电源且内部分别对立的结构，充分保证了系统的安全和可靠运行。
2）智能化
通过协调控制发电机组无功功率，以实现系统稳定运行、全网厂站母线电压在合格范围内，合理协调机组无功出力分配，同时尽可能使无功就地平衡，减少网损。
3）总线式设计
终端设备采用RS-485总线组网，通讯距离远，抗干扰能力强，节点故障不影响其它节点的正常运行。
1.1.系统组成
硬件部分：
AVC中控单元，AVC无功电压自动调控装置（执行终端）。
软件部分：
AVC无功电压自动调控系统软件，运行平台WIN2000/XP。
环境温度条件：
工作温度：
0℃~+45℃；
贮存温度：
-25℃~+70℃；
环境相对湿度：
10%~95%
海拔高度：
+4500米
防护等级：
IP30（户内）
装置安装场所应无严重尘土，无危险爆炸介质，无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体、微粒和严重霉菌。
特殊参数及要求可另行商定。
2.装置原理
2.1.无功自动调控装置实现原理
发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，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。
励磁电流的改变则是通过调整励磁调节器（AVR）电压的给定值来实现的。
调度中心AVC主站每隔一段时间（根据实际要求，时间可设定）对网内具备条件的发电机组或电厂下发母线电压指令，发电厂侧通讯数据处理平台同时接收主站的母线电压指令和远动终端采集的实时数据，将数据通过通讯网络发送至AVC无功自动调控装置。
AVC装置经过计算，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，然后向励磁调节器（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，使母线电压维持在调度中心下达的母线电压指令附近。
2.2.控制策略
图表1
系统电压的全局控制分为三个层次，一级电压控制，二级电压控制，三级电压控制。
1）一级电压控制为单元控制。
控制器为发电机励磁调节器，控制时间常数一般为毫秒~秒级，在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值补偿电压快速和随机的变化，其作用是保证机端电压等于给定值。
2）二级电压控制为本地控制，时间常数约为秒~分钟级，控制器为电压无功自动调控装置，控制的主要目的是协调本地的一级控制器，保证母线电压或全厂总无功等于设定值，如果控制目标产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规侓改变一级电压控制器的设定值。
3）三级电压控制是全局控制，时间常数约为分钟~小时级，它以全系统的安全、经济运行为优化目标，给出各厂站的优化结果，并下达给二级控制器，作为二级控制器的跟踪目标。
2.3.典型系统拓扑
典型系统拓扑图：
图表2
2.3.1.设备简介
1）AVC中控单元作为主控单元，兼有参数编辑、数据库、计算分配、运行状态监视等功能，一般布置在集控或网控，通过通讯电缆（或光缆）与RTU和数据交换机连接
2）执行终端：
各机组AVC控制的数据采集及控制信号输出，一般配置在保护小室或励磁调节器附近，通过通讯电缆（或光缆）与AVC中控单元连接。
2.3.2.联结关系说明
1）调度中心与远动终端（RTU）。
RTU远动端将AVC子站工作状态根据要求传送给调度中心,且将机组的实时运行数据传送至AVC。
2）调度中心与AVC中控单元
通过现有下行通道、RTU通道或数据调度网接收来自调度端的电压指令，再与当前系统实际电压相比较，根据调度下发的母线电压（单机无功/全厂无功）调节指令调控。
3）AVC中控单元与执行终端
AVC中控单元与执行终端是AVC自动调控系统的核心部分，其中AVC中控单元有主/备之分，如若AVC中控单元主机故障，自动切换到备用机，将不影响系统的正常运行。
AVC中控单元与执行终端之间通过RS485总线连接，内容包括读执行终端模拟量数据和开关量状态，根据接收到的调节指令，比较当前运行数据,由执行终端输出调控动作。
4）AVC中控单元与远动终端（RTU）
为确保AVC中控单元与调度主站获取数据源一致，RTU实时采集电厂机组的有功功率、无功功率、机端电压、机端电流和母线电压等遥测数据上传调度，同时传送至AVC中控单元，AVC中控单元进行波动和限值检查，以确定数据的有效性。
5）执行终端与分散式控制系统（DCS/ECS）
增、减磁控制信号输出可以通过两种方式：
a）通过DCS/ECS输出
执行终端需要将系统运行中的增闭锁、减闭锁、自检正常、闭环运行、通讯正常等状态信号输出至DCS/ECS，同时将增、减磁控制信号输出，经DCS/ECS再输出至励磁调节器。
b）直接输出至励磁调节器（AVR）
执行终端需要将系统运行中的增闭锁、减闭锁、自检、运行、通讯正常等DCS/ECS需求的状态信号输出至DCS/ECS，但AVC中控单元将接收到的指令数据与当前运行数据比较，通过算法，直接把控制信号（增、减磁）输出至励磁调节器。
励磁调节器将AVR自动信号以开关量输出方式接至执行终端的AVR组。
6）输入、出信号，其中：
输入信号（AC24V电压）：
AVR组：
AVR自动状态信号、AVR告警信号
DCS组：
AVC投切信号
投退把手：
AVC投切信号
输出信号（干节点）：
1）AVR组：
增磁、减磁
2）DCS组：
自检正常、投入返回、通讯正常、闭环运行、增磁闭锁、减磁闭锁等。
2.4.软件结构图
图表3
结构说明：
系统程序初始化，读取数据库文件，正确运行应用程序。
采集实时数据，并与当前调度下发指令比较、分析，协调分配各个机组无功，同时，对配置文件中的参数进行监测，输出相应的控制信号，并保存至数据库。
3.系统说明
3.1.进入系统
双击桌面图标
弹出系统登陆对话框。
确定后即进入运行系统。
3.2.运行主界面
图表4
3.3.导航栏说明
双击或改变导航栏中选项可在显示区内显示对应界面。
3.4.系统实时状态
显示当前AVC系统实时状态
图表5
系统实时状态包含以下信息：
当前用户：
显示当前用户名称；
当前时间：
显示当前系统时间；
控制模式：
显示当前控制模式（控制模式说明详见系统参数设置）；
切换模式：
显示当前切换模式（控制模式说明详见系统参数设置）；
目标电压死区：
显示电压调节的死区范围（表示电压调节的精度）；
指令接收时间：
表示接收到调度主站指令的时间；
RTU接收时间：
表示接收到RTU转发的实时数据时间；
控制目标：
显示当前系统调节的目标（控制目标说明详见系统参数设置）；
无功限制：
显示当前系统无功功率闭锁方式（固定限制或PQ曲线限制）
当前受控母线：
当主变高压侧有多条母线时，显示当前受控的母线；
受控母线电压：
当主变高压侧有多条母线时，显示当前受控母线的电压；
实际调节指令：
显示当前根据具体工况实际调节采用的指令值（系统根据电厂实际工况可能对主站下发的指令进行修正，以满足电厂安全要求）；
调节指令偏差过大：
当调度主站下发的指令值与当前母线电压比较，超过电压指令偏差允许范围时，该提示闪烁报警；
电压指令偏差：
显示当前设置的电压指令允许偏差（电压指令偏差说明详见系统参数设置）；
机组无功双量测偏差过大：
自采无功与从RTU侧采集无功偏差超过设定值
母线电压双量测偏差过大：
自采母线电压与从RTU侧采集母线电压偏差超过设定值
主站通讯状态异常：
当系统检测到与调度主站通讯故障时，该提示闪烁报警；
RTU通讯状态异常：
当系统检测到与RTU通讯故障时，该提示闪烁报警；
母线电压波动过大：
当母线电压波动过大时，该提示闪烁报警（波动说明详见参数设置说明）；
母线电压越高高限：
当母线电压越高高限时，该提示闪烁报警（越高高限说明详见参数设置说明）；
母线电压越高限：
当母线电压越高限时，该提示闪烁报警（越高限说明详见参数设置说明）；
母线电压越低限：
当母线电压越低限时，该提示闪烁报警（越低限说明详见参数设置说明）；
母线电压越低低限：
当母线电压越低低限时，该提示闪烁报警（越低低限说明详见参数设置说明）；
终端状态：
机组执行终端状态界面可显示机组执行终端上各个信号状态。
3.5.机组实时状态
机组状态界面显示机组当前运行工况和机组各参数的安全限制情况。
当有安全约束条件满足时，闪烁相应的报警信息。
显示当前机组实时遥测值曲线
图表6
3.6.机组数据查询
机组数据查询界面可根据指定时间查询机组的历史运行工况。
图表7
3.7.双量测数据查询
记录当前时刻运行过程中自采集信息与RTU采集信息
图表8
3.8.母线电压数据查询
母线电压数据查询界面可根据指定时间查询母线电压运行历史运行工况。
图表9
3.9.实时遥测报警
实时遥测报警界面可显示当前机组各个参数的越限情况。
图表10
3.10.实时遥信报警
实时遥信报警界面可显示当前机组各个执行终端的运行状况。
图表11
3.11.历史遥测查询
历史遥测状态查询界面作为系统所有运行状态的查询浏览，系统详细记录运行过程中所有的状态和调节信息以供查询。
点击【查询】按键，弹出历史查询设置对话框：
输入需要查询的时间段，可对该时间段系统运行的所有状态和调节信息进行查询，如需要针对某一状态或信息查询，可选取联合查询，选择需要查询的状态或信息。
图表12
3.12.历史遥信报警
历史遥信状态查询界面作为系统所有运行状态的查询浏览，系统详细记录运行过程中所有的状态和调节信息以供查询。
点击【查询】按键，弹出历史查询设置对话框：
输入需要查询的时间段，可对该时间段终端的所有状态和调节信息进行查询，如需要针对某一状态或信息查询，可选取联合查询，选择需要查询的状态或信息。
图表13
3.13.历史指令记录
指令记录界面可显示系统运行中的调度主站指令和本地指令情况，可对该时间段系统运行中的调度主站指令和本地指令进行查询。
图表14
3.14.调控日志
图表15
3.15.曲线浏览
历史电压曲线界面以曲线形式显示各机组的运行参数，如需查询遥测的历史运行情况，双击曲线框，弹出曲线设置对话框，选择历史趋势和查询时间。
图表16
3.16.曲线查询表
曲线可对未来的24小时96点电压曲线值进行查询。
图表17
3.17.主接线图
图表18
3.18.开入开出试验
在设备安装调试时，测试每台机组执行终端的各个开关量和通道的试验界面
图表19
3.19.用户管理
点击“用户登录”，弹出登录对话框：
图表20
在对话框中输入用户名及口令后，点击确定，用户管理界面提示栏的当前用户显示该用户名称，导航栏下方的当前用户指示栏显示当前用户。
点击“用户注销”，取消当前用户登录。
点击“用户配置”，弹出用户配置对话框。
图表21
根据登录用户的级别，可进行相应操作。
系统管理员级用户：
为最高级别用户，可对系统进行任何操作，包括修改系统软件，添加、删除、修改其它用户级别和权限等（一般系统管理员为本公司人员）。
工程师级用户：
可添加、删除和修改低级用户权限，设置系统运行参数和进行系统试验等。
班长级用户：
可设置系统运行参数和进行系统试验。
操作工级用户：
可浏览、查询系统界面。
高级用户包含低级用户的所有权限。
3.20.参数设置
3.20.1.系统参数设置
图表22
3.20.2.机组参数设置
图表23
无功限值选项：
系统对于电厂机组无功的安全限制条件可采用固定的限制和PQ曲线两种设置方法。
固定限值表示机组的无功高限值和低限值固定不变，PQ曲线表示机组的无功高限值和低限值可根据预先设定的机组PQ曲线实时计算，即同一机组不同的有功出力对应不同机组无功限制值，已做过进相试验的电厂机组可采用；
控制目标：
目前我国国内的自动电压控制系统，一般采用母线电压作为控制目标，但有少数地区采用机组无功或全厂无功作为控制目标，根据选项可选择不同的控制目标；
控制策略选项：
本系统支持远方控制（由调度主站下发指令控制）和本地控制（由本地预设电压曲线或取指令）两种策略。
切换策略：
本系统支持自动切换（该策略下当接收到调度主站有效指令时自动切换到远方控制模式，与调度主站通讯故障自动切换到本地控制模式）和手动切换（该模式下，远方控制模式和本地控制模式需人工干预设置）两种切换策略。
闭锁延时时间：
当系统运行过程中，本系统将根据电厂实际工况和系统内设置的各种安全约束条件进行有效识别，实际工况触发安全约束条件时，系统将闭锁控制。
为避免由于有些现场系统工况变化较大，或者实际工况临界于安全条件设置时可能出现频繁输出闭锁告警信号的现象，可设置闭锁延时时间参数，当延时时间计时已满，实际工况始终触发安全约束条件，闭锁信号则输出，；
接收主站指令最长时间设定：
系统根据该项设置判断与调度主站的通讯状态，在设定时间内未接收到调度主站指令，系统认为与主站通讯故障；
启用厂用电约束条件：
当系统接入厂用电，将厂用电压作为安全约束条件时，可选择该项；
母线电压参数：
母线电压参数分为额定值、高高限、高限、低限、低低限、波动范围和限制范围参数，各参数说明如下（机组各参数含义相同）
额定值：
参数铭牌额定值；
高高限：
实时参数超过该值，表示工况异常，系统将闭锁增、减磁控制，达到闭锁延时时间后执行终端将输出增、减磁双向闭锁，禁止增、减磁；
高限：
实时参数超过该值，系统将闭锁增磁控制，达到闭锁延时时间后执行终端将输出增磁闭锁，禁止增磁；
低限：
实时参数超过该值，系统将闭锁减磁控制，达到闭锁延时时间后执行终端将输出减磁闭锁，禁止减磁；
低低限：
实时参数超过该值，表示工况异常，系统将闭锁增、减磁控制，达到闭锁延时时间后执行终端将输出增、减磁双向闭锁，禁止增、减磁；
波动范围：
表示实时参数变化限制，当实时参数变化超过该值，表示工况异常，系统将闭锁增、减磁控制，达到闭锁延时时间后执行终端将输出增、减磁双向闭锁，禁止增、减磁；
限制范围：
表示高限或低限的死区，避免正常工况运行在高限或低限附近时，引起频繁闭锁。
当参数越过高限＋限制范围（或低限－限制范围），引发增（或减）闭锁，当参数回到高限－限制范围（或低限＋限制范围），取消增（或减）闭锁，一般默认为0；
电压指令偏差限值：
判别调度主站下发的电压指令是否有效，该设定值为绝对值。
当调度主站下发的电压指令与当前实时母线电压之间偏差超过该设定值，系统判定调度主站下发的电压指令无效，抛弃该指令并维持上一次正确指令；
电压调节死区：
母线电压调节精度参数，该设定值为绝对值。
当受控母线电压，与电压指令之间差值小于该设定值时，系统判定受控母线电压已调节到位，将停止调节；
调节无效判断次数：
当设备或接线故障，系统调节机组次数超过该值后，机组无功变化小于机组的无功死区，系统将闭锁增、减磁控制，相应执行终端将输出增、减磁闭锁，禁止增、减磁；
调节无效恢复次数：
当系统调节达到无效判断次数，引发调节无效闭锁后，将会间隔尝试调节，系统运算周期数达到该值后，系统将解锁增、减磁控制，尝试再次调节；
无功指令偏差限值：
判别调度主站下发的无功指令是否有效，该设定值为绝对值。
当调度主站下发的无功指令与当前实时无功之间偏差超过该设定值，系统判定调度主站下发的无功指令无效，抛弃该指令并维持上一次正确指令；
分配策略：
本系统支持目前国内所有的无功分配策略，分配策略包括等功率因数法（保证电厂各机组的功率因数大致相等），等无功法（保证电厂各机组的无功大致相等），等裕度法（保证电厂各机组有比例大致相等的无功余量）；
系统阻抗上、下限：
限制系统运算时使用的系统阻抗限值，系统在运行中将动态计算，根据系统负载自学习、自适应，该值有效避免了系统运算过程中由坏数据引起的运算偏差过大；
机组参数设置界面
图表24
机组参数有机端电压、机端（定子）电流、机组有功、机组无功和厂用电，各参数限制值含义同母线电压；
机组调节参数有最小信号宽度、最大信号宽度、斜率和死区。
最小信号宽度：
表示机组增、减磁控制信号的最小时间宽度。
当增、减磁信号经ＤＣＳ转发至励磁调节器（ＡＶＲ）时，该值不应小于ＤＣＳ巡采周期。
最小信号宽度小于ＤＣＳ巡采周期将导致ＤＣＳ不能捕捉到本系统的增、减磁信号；
最大信号宽度：
表示机组增、减磁信号的最大时间宽度。
机组单次调节不应过大，以保证机组稳定运行；
斜率：
表示机组增、减磁控制信号时间和机组无功的变化关系，该值应由现场试验确定。
死区：
表示机组无功调节精度参数，该设定值为绝对值。
当受控机组无功，与无功目标值之间差值小于该设定值时，系统判定受控机组无功已调节到位，将停止对该机组的调控；
3.21.退出
点击【退出】选项，系统弹出退出对话框，提示用户确认退出系统运行。
3.22.系统状态提示
系统启动后无任何操作时，进入静止状态。
当有机组执行终端投入时，系统进入运行状态。
当系统处在试验情况下，系统进入试验状态。
3.23.当前用户
显示当前登录操作的用户
3.24.工作类型
显示当前系统运行类型（主机、备机）
3.25.工作状态
显示当前系统工作状态（工作、停运）
4.终端
4.1.终端装置前视图
图表25
4.2.端子信号对照表
SP1输出信号
SP2输出信号
SP3输出信号
SP4输出信号
1
P1+电源I正极
P1+电源I正极
DO1B+
DO1B-
2
GND
GND
DO1K+
DO1K-
3
P12电源I正极
P2+电源I正极
DO2B+
DO2B-
4
GND
GND
DO2K+
DO2K-
5
TXD1
RXD1
DO3B+
DO3B-
6
TXD2
RXD2
DO3K+
DO3K-
7
DI1
DICOM
DO4B+
DO4B-
8
DI2
DO4K+
DO4K-
9
DI3
DO5B+
DO5B-
10
DI4
DO5K+
DO5K-
11
DI5
DO6B+
DO6B-
12
DI6
DO6K+
DO6K-
13
DI7
DO7B+
DO7B-
14
DI8
DO7K+
DO7K-
15
GND
GND
DO8B+
DO8B-
16
AO+
AO-
DO8K+
DO8K-
图表26
SP5
SP6
1.
DO9B+
DO9B-
2.
DO9K+
DO9K-
3.
DO10B+
DO10B-
4.
DO10K+
DO10K-
5.
DO11B+
DO11B-
6.
DO11K+
DO11K-
7.
DO12B+
DO12B-
8.
DO12K+
DO12K-
9.
DO13B+
DO13B-
10.
DO13K+
DO13K-
11.
DO14B+
DO14B-
12.
DO14K+
DO14K-
13.
DO15B+
DO15B-
14.
DO15K+
DO15K-
15.
DO16B+
DO16B-
16.
DO16K+
DO16K-
图表27
SP7
SP8
1.
AI1+
AI1-
2.
AI2+
AI2-
3.
AI3+
AI3-
4.
AI4+
AI4-
图表28
SP9
SP10
1.
AI5+
AI5-
2.
AI6+
AI6-
3.
AI7+
AI7-
4.
AI8+
AI8-
图表29
SP11
SP12
1.
AI9+
AI9-
2.
AI10+
AI10-
3.
AI11+
AI11-
4.
AI12+
AI12-
图表30
4.3.YC-04执行终端面板指示灯输入输出逻辑
4.3.1.AVR自动（DI）
说明：
经继电器后一路到控制器，一路到指示灯，AVC中控单元软件不参于控制处理。
输出条件：
无
解除条件：
无
4.3.2.AVC投入返回（DO）
前提条件：
A、组态配置中已添加执行终端
输出条件：
系统正常启动后，给出一个三秒长的投入脉冲
当前终端处于切除状态，收到投入信号时，AVC中控单元输出投入返回信
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