田湾河自动发电控制系统（AGC）

（映秀湾水力发电总厂，四川 都江堰 6118300）

田湾河自动发电控制系统（AGC）

唐 娟

（映秀湾水力发电总厂，四川 都江堰 6118300）

由计算机系统辅助人工调节频率（即自动发电控制：AGC），保证电网安全稳定、经济运行已成为现代大电网的发展趋势。本文以田湾河水电站AGC为例，主要对AGC的发展、概念、原理、控制方式及过程做了简要介绍。

频率负荷；自动发电控制（AGC）；经济调度控制（EDC）；偏差

引言

众所周知，电网频率是电能质量三大指标之一，电网的频率反映了发电有功功率和负荷之间的平衡关系，是电力系统运行的重要控制参数，与广大用户的电力设备以及发供电设备本身的安全和效率有着密切的关系。而频率偏差反映了发电与负荷间的不平衡，特别是频率偏高，反映发电量超出了用电的需求量，造成了用户电费的额外支出，以及能源的浪费。为了满足发电厂设备、用户设备和电力系统正常运行的需要，必须根据各电力系统的特点，提出频率指标和控制要求。近年来，随着电力技术地不断发展，大容量装机电站如雨后春笋般涌现，电网的规模越来越大，对系统频率要求也越来越高，而传统的依靠调度员指令或指定的调频厂的调节来保持频率的质量已不能满足要求。针对此问题，早在1957年，我国电力系统已开始对频率和有功功率的自动控制工作，由计算机系统辅助人工调节保证电网安全稳定、经济运行已成为现代大电网的发展趋势，自动发电控制（AGC）正是实现这一目标的主要手段。田湾河作为单机达120MW的大中型水电站，于2009年11月20日正式投入全厂AGC，本文主要对田湾河AGC作简介。

图1

图2

1 AGC的概念及原理

早期的电力系统自动发电控制（AGC）原先称为“电力系统频率与有功功率的自动控制”。AGC：自动发电控制（Automatic Generation Control，简称AGC）是指按预定条件和要求，以迅速、经济的方式自动控制电厂有功功率来满足系统需要的技术，它是在发电机组自动控制的基础上，实现全电厂自动化的一种方式。根据水库上游来水量和电力系统的要求，考虑电厂及机组的运行限制条件，在保证电厂安全运行的前提下，以经济运行为原则，确定电厂机组运行台数、运行机组的组合和机组间的负荷分配。

AGC基本原理：自动发电控制的基本原则是要求控制区域负责供应本区域的负荷，并经常假设整个互联系统中每个控制区的频率基本相等。当某控制区域负荷发生变化时，起初的这个负荷变化是由各发电机组的转动动能来提供的，随着动能的消耗，整个互联系统地频率开始下降，系统中的所有发电机组都将响应这个频率的变化，增加出力并使频率达到一个新的稳态，此时，AGC的职责是经济地调整发电，使负荷的变化由本控制区域的电厂来供应，并使频率回升到它原来的整定值。

2 AGC的控制方式及实现

当田湾河的AGC控制投闭环时，田湾河机组负荷给定方式有两种：（1）曲线（即按省调预先下达的每日96点计划负荷曲线调整全站出力）；（2）定值方式（按省调给定某一负荷运行），一般情况下，AGC投定值方式。而负荷远方给定又分省调和集控中心，正常情况下，应根据调度命令选用负荷远方给定方式。当负荷给定投省调侧时，省调根据系统频率的变化以及网系统内负荷潮流在其主站计算机系统的人机界面下达田湾河全厂总有功命令，通过电厂与省调通讯网络101或104两互为备用的通道传至我厂通讯工作站，在由其向厂站侧AGC发布控制指令到机组监控系统，直接作用于全厂机组调速器，最终执行新的给定负荷，当机组出力进行调整后，AGC将反馈执行指令情况，由通讯工作站采集该信息通过通讯网络反馈到省调主站，实现自动发电控制（如图1所示）；当负荷给定投集控方式时，电厂接到调度电话下达的负荷指令后，根据调度要求的爬坡率设置全厂有功负荷给定，电厂AGC接到负荷调整指令后，通过AGC的基值跟踪模块确定给定负荷基值功率，由AGC的控制模块发令到机组监控进行负荷调整并在AGC机组调节模块工作下按程序预先设置的算法所得值按值分配到各台机组后，由PLC控制模块计算出期望值与出力的偏差并将偏差返回控制模块，重复以上过程直至实发负荷与给定负荷差值小于等于AGC调节死区，实现自动发电（如图2所示）。

3 特殊情况下电厂AGC的运行方式

综合上述对AGC实现自动发电控制的原理不难看出，当有功功率测点品质坏、机组LCU通讯故障、机组LCU在现地控制或调试态、调速器电调手动或故障、机组有功不可调等异常情况时，应退出机组AGC运行。

4 电厂EDC简介

以上仅对AGC实现自动发电功能做了初步的介绍，电网调度系统为了整个电网的安全稳定运行而下达给电厂的总负荷是必须执行的，这只是实现了AGC的一些控制目标，AGC的另一重要目标：在安全的前提下，使发电成本最小，实现经济调度也同样值得关注。正如上面讲述的AGC实现自动发电的过程所提到的，AGC接到负荷调整命令后会在其机组调节模块工作下按预先设置的算法所得值分配到各台机组，各台机组在总负荷不变的情况下如何分配最合理？遵循哪些原则？这将是经济调度EDC必须考虑和解决的问题。

所谓经济调度控制（Economic Dispatch Control，简称EDC）是在满足给定的负荷水平条件下来确定最经济的发电调度。

4.1 电厂EDC方案及建模

田湾河电站“一库三级”开发。整个梯级水电站按“无人值班”原则设计，各电站均采用计算机监控系统，由梯级集控中心统一控制。梯级从上至下依次由仁宗海、金窝和大发三级水电站组成。每站均有两台单机120MW的冲击式立轴水轮机组。首级电站仁宗海有一具有年调节能力的调节库容为0.91亿m3的水库，在同一河流上，处于下一级电站的来水量不仅取决于河流的径流来水，还取决于上一级电站的放水情况。针对此现状，在AGC运行模式下，如何实现综合准确地计算出各梯级电站的出力和泄水量，做到最经济地利用水资源，多发电，便是EDC要解决的问题。

田湾河三级电站的EDC，是指在满足调度给定总负荷条件下，尽量少用水库中的蓄水，尽最大可能利用区间来水，尽可能不弃水，达到经济的把调度总负荷分配到各个电站的目的。它根据各站之间的区间来水量，水库下游各站的调节池水位，考虑电厂的运行限制条件，在保证电厂安全运行的前提下，以经济运行为原则，保证用水量最少来确定各级电站的负荷分配。在满足电力系统要求电量的前提下，同站两台机组平均分配负荷，站间在非首级电站库水位未达到正常水位时尽量少发电，但要保证下游最小流量，使其库水位迅速上升到正常水位；到达正常水位后，即按入流量等于出流量方式运行以维持库水位处于正常范围。此时，实现的是流量调节加水位调节，即上游来水作为流量调节的设定值，控制电站的发电流量；当上游水位偏差超过允许值，就进行水位调节的原则，针对田湾河梯级水电站分布、库容、装机容量等特点，确定了电厂EDC方案并建立了数学模型，通过调试正常后已投运，目前在全国尚属首例。

4.2 电厂EDC投入后所遇问题及解决方案

田湾河电站AGC、EDC投运以来至今，期间遇到了不少问题。诸如：当控制方式为集控时总厂负荷调节爬坡率、当出现某级电站溢流时软件不能正常运行，已通过设置最大调节步长和优化软件功能得以解决。经过运行观察，总的来说能满足经济调度基本要求。

结语

综上所述，随着现代科技不断迈进，顺应电力行业的发展趋势，越来越多的发电厂已能实现自动发电控制，给无人值班，少人值守提供了优越的技术平台，从而大大减小了人为误差，节省了人力资源。为电力系统的发展打下了基础。同时，我们也应该看到其薄弱环节，比如：由于条件限制不能实现自动开停机、自动化程度仍然不能完全达到人为控制水平等问题仍需我们去寻求解决方法，已达到全智能控制的目标。

[1]汪德星，杨立兵.自动发电控制（AGC）技术在华东电力系统中的应用[J].华东电力，2005（01）.

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