防城港火电厂投入AVC系统导致AVR装置 P/Q限制动作原因查找及分析

张振武

摘要：防城港火电厂二期投入AVC系统后机组AVR P/Q限制动作无功功率突变，经监视AVC及DCS在运行状态下增减磁回路，查明DCS在转发AVC增减磁脉冲指令时，偶发错误无限延长脉宽时间，导致机组无功突增AVR高励限制动作或机组无功突减AVR低励限制动作，分析原因为DCS DI柜AVC增减磁输入经环路通讯到DCS DO柜AVR增减磁发生未知通讯错误导致。按照事件原因文中给出了修改方案机组投入AVC后运行正常。

关键词：DCS；AVC；AVR；P/Q限制动作；高励限制动作；低励限制动作

1 引言

防城港电厂二期2×660MW机组采用上海惠安UC6300型AVC控制系统，2019年2月15日#3机组投入AVC自动运行控制模式，2月17日0时20分57秒 #3机组DCS系统发“励磁装置低励限制动作”“励磁装置P/Q限制器动作”“励磁装置给定值最小”报警信号，#3发电机无功功率在23S内从-3.81MVar降至-197.58MVar，当班运行人员解除AVC自动状态，手动增加AVR励磁提高发电机机端电压至正常运行值，经对二期AVC系统及#3机组励磁系统检查未发现异常，DCS光字牌、就地励磁柜、继保室均无报警信息。检查NCS系统，发现0时20分 220kV 母线及4条出线均出现电压、电流、无功波动行为，汇报并咨询中调，回告“调度侧未发现异常，防城港地调也无异常报告”，申请许可重新投入AVC自动运行模式。23时30分#3机组又突发与0时20分行为一致的无功突变P/Q限制动作事件。本文通过阐述AVC装置挂网运行监视、AVC及DCS增减磁回路监视、查看AVC在DCS的转发逻辑等调查事件原因采用的步骤及查找试验方法介绍，最终找到引起机组无功突变原因，经升级AVC程序、修改DCS逻辑后#3、#4机组投入AVC运行均正常。

2 AVC功能挂网运行监视

2.1试验方法及目的

在AVC#3机组执行终端柜增减磁脉宽输出端子排将至DCS指令线拆除包好绝缘，并将AVC输出脉宽增磁，减磁接入录波装置DI通道予以监视。在DCS投入AVC自动运行控制模式，让AVC接收电网主站调压指令，但是实际不能动作于AVR，AVC就会在下次接收调压指令前不间断发出增减磁DO输出指令。以验证AVC在不间断发增磁或减磁脉冲时会不会引起指令混乱，发出长脉冲引起AVR P/Q装置限制动作。

2.2试验数据分析

AVC系统可正常接收主站电压调节指令，指令间隔15分钟，指令电压满足AVC规范要求，电压调节指令AVC装置设定增磁或者检测脉冲触发时间间隔15S，脉宽为240ms,经录波测试数据分析实际输出脉宽为243ms，间隔为16S。在AVC接收主站电压调节指令后出口动作AVR，由于试验需要拆除接线DO输出线AVR不动作，导致AVC接收一次主站指令后不间断调节发增磁或减磁DO输出指令时会偶发出现一次触发时间间隔缩短为0.8S左右的脉冲，但此0.8S间隔脉冲不会连续出现。

2.3试验小结

AVC系统正常运行时接收电网主站电压调节指令后输出的脉冲参数满足技术规范和现场整定的要求，调节过程中不会引起机组AVR P/Q限制动作。在AVC调节指令发出后不能得到机组无功（电压）反馈后出现间隔0.8S脉冲，但脉宽仍为243ms正常脉宽，AVR系统240ms对应6Mvvar无功变化量，两个连续脉冲对应12MVvar无功变化量，连续脉冲也不会引起机组AVR装置P/Q装置限制动作。

3 AVC及DCS增减磁回路监视

3.1试验方法及目的

在确认AVC装置不会引起机组AVR装置P/Q限制动作，AVC的增减磁指令是经DCS逻辑后与手动增减磁同一DO增减磁输出控制AVR。机组正常运行时退出AVC系统，将AVR置就地控制状态。在电厂DCS电子间#26机柜将AVC送至DCS增磁26-9A TB1-1/2，减磁26-9A TB1-3/4的DI信号源并接入录波仪直流电压通道，#25机柜将DCS送至AVR增磁25-2CD TB3-3/4，减磁25-2CD TB3-7/8的DO信号源并接入录波仪直流电压通道。4路直流通道同时监视#3机组投入AVC自动控制状态后哪一段的增减磁回路导致机组AVR装置 P/Q限制动作。

3.2试验数据分析

在增减磁回路监视期间防城港电厂#3机组于4月24日、4月25日发生两次机组AVR装置 P/Q限制动作无功突增，达到试验目的，试验中止。

3.2.1第一次4月24日录波数据结合DCS和NCS机组无功历史数据得出：

08时03分46秒931 #3机组AVC装置收到调度指令给DCS发增磁脉冲，脉宽为280.8ms，此脉冲为正常脉冲，正常脉宽。

08时03分48秒067 DCS转发AVC增磁指令给AVR，指令脉宽为58.51s，正常脉宽应为240ms。

08时04分46秒577 DCS转发AVC增磁指令终止，此指令终止于运行人员手动退出AVC运行。

08时03分48秒067 起#3机组无功在18S内从-28.63Mvar突增至282.95Mvar，无功突增终止于AVR装置 P/Q限制动作AVR高励限制动作。

3.2.2第二次4月25日录波数据录波数据结合DCS和NCS机组无功历史数据得出：

07时01分36秒105 #3机组AVC装置收到调度指令给DCS发增磁脉冲，脉宽为280.4ms，此脉冲为正常脉冲，正常脉宽。

07时01分37秒217 DCS转发AVC增磁指令给AVR，指令脉宽为60.32s，正常脉宽应为240ms。

07时02分37秒537 DCS转发AVC增磁指令终止，此指令终止于运行人员手动退出AVC运行。

07时01分37秒217起#3机组无功在19S内从-2.863Mvar突增至278.41Mvar，无功突增终止于AVR装置 P/Q限制动作高励限制动作。

3.3试验小结

#3机组DCS在转发AVC装置增磁指令时DO出口错误的延长了脉宽时间是导致AVR装置 P/Q限制动作高励限制动作，机组无功突变的直接原因和主要原因。

4 AVC在DCS转发逻辑分析

4.1现场接线情况

电气AVC来增磁指令（KKS码：ZLC）和减磁指令（KKS码：JLC）分别接入DCS#26机柜26-9A TB1-1/2和26-9A TB1-3/4的DI信号端子。去电气AVR增磁指令（KKS码：30MKC02GH1EJ03）和减磁指令（KKS码：30MKC02GH1EJ04）分别接入DCS#25机柜25-2CD TB3-3/4 和 25-2CD TB3-7/8的DO端子。#25机柜与#26机柜位于#7排和#8排，之间用环路通讯连接。

4.2 DCS逻辑

AVC增磁DI通道信号代码8771与AVC已投入信号与门形成代码8763增磁指令。DCS手动增磁指令触发固定触发240ms形成代码4759增磁指令。代码8763同代码4759增磁指令信号或门形成代码4765指令进入DO通道形成DCS送至电气增磁代码4792增磁指令。

AVC减磁DI通道信号代码8772与AVC已投入信号与门形成代码8764减磁指令。DCS手动减磁指令触发固定触发240ms形成代码4762减磁指令。代码8764同代码4762减磁指令信号或门形成代码4766指令进入DO通道形成DCS送至电气增磁代码4793减磁指指令。

4.3分析小结

AVC增减磁指令在DCS内是无条件转发逻辑，但从电气AVC来增减磁指令#26机柜DI通道到#25到电气AVR增减磁指令采用环路通讯，认定是环路通讯出现干扰引起。

5 AVR节点粘死功能分析

在DCS错误转发AVC增磁指令形成长脉冲时，AVR没有正确识别外部增磁指令节点粘死，查看AVR逻辑及配置，电厂二期未配置防止AVR外部增减磁指令节点粘死功能，导致外部增磁长脉冲时AVR装置P/Q限制动作无功突变。

6 解决方案及措施

6.1 AVC装置0.8S脉冲问题

上海惠安UC6300型AVC控制系统子站主机采用一主一备模式，主机和备机采用独立的CPU 和DSP。查询发现主机和备机程序版本号不一致，怀疑在升级程序时只升级了主机程序导致程序程序自动切换时出现间隔0.8S的不合格脉冲。经厂家升级程序主机和备机程序相一致。

6.2 DCS环路通讯问题

将原接入DCS#26机柜DI信号端子的AVC增减磁DI，改接到与#25机柜硬接线不存在环路通讯的#23机柜，增励磁指令（KKS码：ZLC）接23-7D TB2-3/4 DI通道，减励磁指令（KKS码：JLC）接入23-7D TB2-5/6 DI通道。

6.3 升级更改后试验结论

进行72小时AVC挂网功能试验，未发现间隔小于15S脉冲。进行72小时AVC及DCS增减磁回路试验，投入AVC自动控制模式，未发生AVR装置P/Q限制动作无功突变。

7 结束语

防城港电厂DCS收到AVC的增磁或减磁DI时当环路通讯被未知因素干扰时，DCS将会错误的延长AVC的增磁或减磁指令，由于AVR未配置防止外部增减磁指令粘死功能，导致#3机组投入AVC后在未知情况下将会发生AVR装置P/Q限制动作无功突变情况。对于电厂的重要指令回路应取消环路通讯，尽量采用硬节点通讯模式。AVR防止外部增减磁指令粘死功能是AVR重要的保护功能之一，在首次启运前及检修时应重点检查该功能的完整性，防止因为增减磁回路故障导致机组P/Q限制动作无功突变。

参考文献：

[1]谢京利. 电厂PowerAVC30自动电压控制系统技术方案[J]. 自动化应用，2011(7)：60-61.

[2]陆燕锋. 自动电压控制系统的采样与数据同源分析[J]. 电子技术及信息科学

，2020（06）：140-141

[3]许林波.大型火力发电厂AVC自动电压控制系统策略优化研究及应用电子测试，2020（05）:113-114

[4]上海惠安系统控制有限公司. 基于UC630的PowerAVC 3000自动电压控制系统说明书