机组DCS投切AVC逻辑的实现

陈俊明

摘要：AVC通过DCS控制AVR的方式下，DCS投切AVC的逻辑介绍，闭锁条件的解析，并以上海新华DCS为例，介绍逻辑在其上的实现。

关键词：自动电压控制；DCS；AVC子站；AVC投切

引言

众所周知，频率和电压是衡量电能质量的两大指标。在现代电网调度中，主要通过自动发电控制（AutomaticGenerationControl，AGC）和自动电压控制（AutomaticVoltageControl，AVC）两种技术对频率和电压进行智能控制，提高电能质量。AGC侧重于频率控制，AVC则侧重于电压控制。为了使电网有接近最优的无功电压潮流，电网要求单机容量200MW及以上容量火电机组、燃气轮机、核电机组，单机容量50MW及以上水电、抽水蓄能机组，以及对电压安全调控具有重要作用的关键机组均应具备AVC功能，参加无功电压控制。其中电厂实现AVC功能主要有两种方式，靠独立装置实现和AVC子站系统内置在RTU内实现（需RTU支持）。电厂AVC子站的下位机对自动电压调节器（automaticvoltageregulator，AVR）的控制过程，即可通过DCS对AVR进行控制，也可通过AVC子站的下位机直接控制AVR。由于通过DCS可以使控制回路更简单，需要敷设的电缆大大减少，控制的过程可以追溯，所以在可能的情况下，一般都选择通过DCS对AVR进行控制。本文主要介绍的就是在这种控制方式下，每台机组的DCS系统的控制逻辑及其实现的过程。

1机组DCS投切AVC逻辑组态的要求

1.1在DCS系统刷新率方面：

为了使AVC控制能够及时有效，需要对DCS的信号采集和计算周期不高于250ms，以保证刷新率。

1.2在AVC投切逻辑方面，主要有以下要求：

（1）投切各机组AVC执行站，DCS系统需要送出干接点，为了保证AVC执行站方面能正常接收到信号，干接点的宽度不小于3秒。运行人员在每台机组的DCS操作界面上，对本机组的AVC执行终端进行投切操作。

（2）AVC执行终端送出的“自检正常”信号给DCS，让其判断是否允许投入自动控制，只有在“自检正常”信号为1的情况下，AVC执行终端才允许投入。DCS投入本台机组的AVC功能后，AVC执行终端会返回的“投入返回”信号以显示正常投入自动控制，若DCS系统发出投入指令60秒钟后“投入返回”信号仍没有返回给DCS，或在运行过程中此信号消失，则表明AVC不能实现自动控制，DCS系统将把本台机组的AVC功能切除。

（3）切除AVC自动控制没有约束条件，在任何时候、任何状态下运行人员都可切除AVC。DCS发出切除本台机组的AVC信号后，3秒后即使投入返回信号还没有消失，DCS都会自动屏蔽AVC增减磁出口，转为DCS控制。

（4）本台机组的AVC功能投入时，运行人员不可在DCS界面上改变本台机组的无功功率。仅当AVC退出后，才可在DCS界面上调节本台机组的无功功率。

1.3在AVC通过DCS增减励磁方面：

AVC对AVR增减磁的出口，用的是原来DCS对AVR增减磁出口，DCS到AVR的外部回路不需要改动。对于用脉宽控制增减磁大小的AVR，DCS对于AVC执行站发过来的增减磁信号，是通过直接转发相同脉宽增减磁信号的方式进行控制的，如AVC发给DCS系统一个800毫秒的减磁脉冲，DCS就发出一个800毫秒的减磁脉冲给AVR。为了防止AVC执行站输出的增减磁节点粘死或增减磁电缆短路，使AVR大幅的增减磁，给机组运行安全问题。因此DCS的逻辑上，需要对接入的DCS的增减磁信号的脉冲宽度做限制，当增减磁信号的脉冲宽度超过3秒时，DCS系统将自动切除本台机组的AVC功能并屏蔽AVC执行站发过来的增减磁信号。

1.4在机组状态异常自动退出AVC方面，主要有以下两方面：

（1）当灭磁开关分闸、AVR出现异常或AVR在手动状态，由DCS自动切除本台机组的AVC功能。

（2）当厂用6kVA、B段电压超过了设定的高值或低值，由DCS自动切除本台机组的AVC功能。

在DCS逻辑上，把这两方面的信号合并起来，作为系统正常信号传送至AVC执行终端。机组DCS也根据此信号判断是否允许投入本机组AVC功能，如果在运行中机组状态出现了异常，此信号也会自动退出本台机组的AVC功能并屏蔽AVC执行站发过来的增减磁信号。

2机组DCS投切AVC逻辑在DCS上的实现

针对逻辑组态的以上要求，本文以上海新华的DCS为例，介绍机组DCS投切AVC逻辑的实现。为了简单明确，DCS投切AVC逻辑分成三部分来完成，第一部分为6kV电压及励磁系统异常，第二部分为AVC投入/切除，第三部分为AVR增磁/减磁。

2.16kV电压及励磁系统异常逻辑

图26kV电压或励磁系统异常逻辑

如图2所示，逻辑中，第1、第2行为判断6kV工作6A段和6B段的线电压是否在正常的电压（5.9~6.7）范围内，如果不在此范围内，延时5秒中后就发出异常信号。这里设置延时5秒，是为了躲开给水泵等大电机启动时造成的6kV电压突然降低导致发命令退出AVC执行站。第3~13行为励磁系统的异常信号，当出现任何一个异常并且发电机灭磁开关已合闸，就发异常信号。最后两项为灭磁开关不在合闸位置或励磁系统不在自动状态，也认为有异常，不允许AVC调节。

2.2AVC投入/切除逻辑

图3AVC投入/切除逻辑

如图3所示，当6kV电压或励磁系统正常，AVC自检正常，DCS没有发出退出AVC执行站的指令，运行操作人员点投入AVC的按钮，就会发出投入AVC的指令给机组AVC`执行站，同时也会触发一个RS出发器，当“AVC投入返回信号”在60秒钟内没有返回时（没有从0变1），就会自动发出退出AVC执行站的指令。退出AVC的指令取的是一个或门，只要满足以下任何一个指令就会发出命令。指令分别是投入AVC发出60秒，但“AVC投入返回信号”没有返回；运行操作人员点退出AVC按钮；“AVC自检正常”的信号没有返回；6kV电压或励磁系统出现了异常；AVC发出增磁信号连续超过3秒（防止增磁节点粘死）；AVC发出减磁信号连续超过3秒（防止减磁节点粘死）。

2.3AVR增磁/减磁逻辑

图4AVR增磁/减磁逻辑

如图4所示，当AVC投入返回为0时（即AVC在退出状态）或运行人员手动退出AVC功能3秒钟后，开放运行人员手动增减磁功能，同时闭锁AVC增减磁模块，运行人员可以在DCS手动增减磁。当AVC投入返回为1时（即AVC在投入状态），就会闭锁运行人员手动增减磁功能，同时开放AVC增减磁模块。在没有AVC增减磁闭锁信号或6kV电压励磁系统异常信号时，AVC就可以通过此通道发增减磁命令给励磁系统。但当增减磁信号的脉宽超过3秒后，就会闭锁AVC增减磁模块，同时发退出AVC执行站的命令。

2.4DCS系统刷新率设置

DCS对不同的程序可以有不同的刷新速度，为了使DCS系统对AVC增减磁命令的反应更加及时、准确。选择了DCS的最快刷新速度，把执行周期设置为200ms。

2.5DCS操作界面的设计

考虑到AVC控制是控制励磁系统的，当AVC退出后运行人员能方面手动控制增减磁，所以把AVC控制界面和励磁系统手动增减磁界面做在一起。在这个界面里，励磁系统的一些基本信息都一目了然。在AVC控制这一块，DCS输出有“AVC投入”和“AVC退出”两个发出命令的按钮，反馈有“AVC已投入”、“AVC已退出”、“AVC增磁”、“AVC减磁”、“AVC自检正常”、“AVC闭环运行”、“AVC增磁闭锁”、“AVC减磁闭锁”，并对这些信号做了历史记录，当出现故障的时候，可以查找原因。

3、结论

AVC通过DCS控制励磁系统的情况下，DCS投切AVC逻辑充分利用DCS现有的信号、出口等优势，组建合理的逻辑，减少工程量。DCS上的历史记录功能，在故障发生时，能很方便地查找故障原因。在运行中如果发现有不完善的地方，也容易在DCS逻辑上完善、补充。

参考文献：

[1]中国南方电网电力调度通信中心.中国南方电网自动电压控制（AVC）技术规范[Z].2010

[2]广东电力调度中心.广东中调直调电厂自动电压控制（AVC）运行管理规定（试行）[Z].2009.

[3]李钦，温柏坚.PLC广东电网电厂AVC子站建设研究[J].电力系统保护与控制2008，38（21）：38~42.

作者简介：

陈俊明（1980—），男，广东茂名人，茂名臻能热电有限公司电气工程师，研究方向：继电保护、自动化。