火电厂AGC系统试验与分析

穆小亮 廉永 刘跃峰 刘园伟 陈光华

摘要：简要介绍了目前火电厂AGC系统试验的现状，指出了系统级测试的不足。在分析火電厂AGC系统控制原理的基础上，结合相关标准和国家管理规定的要求，提出了火电厂AGC系统现场验收测试检验的重点，设计了有针对性的测试项目和方法。以火电厂AGC系统现场验收中发现的典型问题为例，进一步规范了火电厂AGC系统检测工作。

关键词：火电厂;AGC系统;现场验收

0 引言

为了落实低碳环保和节能减排政策，我国对电网节能调度的要求不断提高，促使火电厂积极研究各种节能措施。在此背景下，AGC系统得到了快速发展和应用。目前，针对火电厂AGC系统的检验，只停留在机组和子站层面，重在验证机组侧DCS系统的功能和性能指标，缺少对AGC系统整体以及发电厂AGC系统与调度主站之间信息和命令交互功能测试的验证。系统级测试检验的缺失，给电网安全发电、并网和安全运行埋下了隐患，越来越引起了发电厂和电网公司的重视。国家能源局等机构也针对AGC系统提出了加强检验检测的要求，以便在电网并网前发现并排除安全隐患，提高电网运行的安全、稳定性。

1 火电厂AGC系统控制原理

1.1    AGC系统控制结构

AGC系统采用的是双网冗余结构，结合综合煤耗优化和比例分配等控制策略，以电网安全稳定运行为前提，实现电厂的安全、经济运行，以实现电力系统节能减排为最终目标。

1.2    AGC系统控制流程

本文以配置3个机组的火电厂为例，AGC系统接受到上级调度中心实时下发的负荷调节指令，同时在线采集3个机组的实时运行数据。在满足响应速度与响应准确性的前提下，AGC系统通过计算制定各机组间有功负荷的经济分配策略，并将优化分配的结果直接传送给3个机组的DCS系统，实现机组有功功率的自动增减。AGC系统控制流程如图1所示。

1.3    AGC系统控制模式

AGC系统控制模式主要包括电厂控制模式和调度控制模式两种模式。

电厂控制模式是指调度AGC系统处于退出状态，各机组DCS系统投入AGC系统，调节负荷指令由操作员通过操作站手动下发，然后通过负荷优化控制系统，计算分配给各个机组调节指令。

调度控制模式是指调度AGC系统处于投入状态，各机组DCS系统投入AGC系统，调节负荷指令由调度下发，然后通过负荷优化控制系统，计算分配给各个机组调节指令。

2 火电厂AGC系统测试

2.1    测试重点

根据《地区电网调度自动化系统》（GB/T 13730—2002）、《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》（DL/T 924—2005）、《火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定》（DL/T 5226—2005）等标准，以及国家电监会第22号令《电网运行规则（试行）》、电监市场〔2006〕42号令《发电厂并网运行管理规定》等文件要求，火电厂AGC系统现场验收需要重点验证以下内容：

（1）指令收发的正确性。主要验证AGC系统与调度通信是否正常，并验证电厂与调度信号传递、指令传递的正确性。

（2）火电厂AGC系统保护逻辑的正确性。主要检验电厂AGC系统在运行异常时，是否能够保持原令，是否能给出告警，是否正常退出并保持电厂出力不变，是否出现溜负荷等异常情况。

（3）火电厂AGC系统调节速率和调节精度是否满足调度需求。主要验证AGC系统能否根据调度指令，采取正确的功率分配策略进行计算和控制，测试AGC系统对全厂有功功率的调节精度与调节性能是否满足要求，测试AGC系统工作是否正确、可靠，同时，测试AGC系统的调节速率。

（4）火电厂AGC系统指令的跟随正确性。主要验证AGC系统的稳定运行性，测试系统正常运行过程中有无异常情况出现。

2.2    试验设计

针对火电厂AGC系统测试中需要重点验证的内容，本文也设计了针对性的测试项目，具体如下：

2.2.1    上、下行信号收发试验

（1）根据调度点表，检验工程师在火电厂与调度进行通信点的数据传动，包括遥信（包括SOE事件）、遥测信号，调度值班员观察信号接收情况（遥测信号在调节上、下限范围内，至少上送两个信号）;

（2）调度值班员根据电厂实际情况，下发不同的遥调指令，检验工程师在火电厂观察并记录监控系统的接收情况（指令在调节上、下限范围内，至少下发两个指令）。

2.2.2    AGC保护功能试验

（1）依次模拟安稳切机动作、母线不平衡动作、全厂辅机故障、机组有功不可调等情况，在监控系统上查看告警及AGC系统反映情况;

（2）依次模拟AGC指令越AGC系统调节上、下限及幅度等情况，在监控系统上查看告警及AGC系统反映情况;

（3）依次模拟有功采集模块故障、遥信数据位坏数据、遥信和遥测冲突等情况，在监控系统上查看告警及AGC系统反映情况。

2.2.3    阶跃响应试验

（1）调度值班员根据电厂实际情况，在不同时间点下发不同的调节指令，从AGC系统调节下限逐渐提高到AGC系统调节上限，在监控系统上观察并记录每次变化的时间和调节后的负荷，以此计算AGC系统的调节精度和调节速率是否满足调度需求;

（2）调度值班员根据电厂实际情况，在不同时间点下发不同的调节指令，从AGC系统调节上限逐渐下降到AGC系统调节下限，在监控系统上观察并记录每次变化的时间和调节后的负荷，以此计算AGC系统的调节精度和调节速率是否满足调度需求。

2.2.4    24 h运行曲线试验

根据电厂实际情况，调度自动下发AGC指令。电厂接收并实际调节机组的出力，连续试运行24 h，在监控系统上观察并记录电厂AGC系统实际负荷与调度下发负荷指令之间的偏差。

3 典型问题分析

实验室配合开展了3个火电厂的AGC系统现场验收测试，填补了火电厂AGC系统整体以及火电厂AGC系统与调度主站之间信息和命令交互功能测试的缺失，验证了火电厂AGC系统的有效性。本文对AGC系统现场测试过程中发现的一些典型问题进行分析，具体如下：

3.1    不同AGC系统主机显示数据不一致

测试条件：给装置输入数据，在不同的AGC主机上查看装置数据。

測试现象：火电厂内部，不同位置的AGC主机显示数据不一致。

问题分析：厂家在调试过程中，只更新了某一AGC主机的程序和配置文件，未对其他主机进行实时更新，这就要求厂家在调试完成后，对所有服务器的程序和配置文件进行更新，使所有服务器上的数据及画面保持一致。

安全隐患：不同的AGC主机上显示不同的遥信状态和遥测数据，导致电厂值班员误操作。

3.2    调度侧数据与电厂侧数据不一致

测试条件：调度控制模式下，将电厂与调度间通信的光纤拔出，模拟通信中断。

测试现象：120 s后，调度监控系统显示调节权由调度切换为电厂。但是，电厂监控系统始终显示调节权在调度，无切换过程。调度监控系统显示与电厂监控系统显示不一致。

问题分析：调度侧配置参数与电厂侧配置参数不一致，检验工程师应和调度确认实测点的配置参数，确保电厂侧和调度侧配置参数一致。

安全隐患：机组控制权归属混乱，导致电厂值班员和调度值班员均不下发调节指令，发电过程无负荷调节。

3.3    机组就地功能失效

测试条件：在电厂控制模式下，火电厂将1#机组LCU切为现地模式（1#机组退出AGC系统）。此时，检验工程师在火电厂监控系统下发1#机组LCU调节指令。

测试现象：火电厂1#机组LCU执行梯调下发调节指令（1#机组LCU切为现地模式，不应执行调节指令）。

问题分析：火电厂1#机组接线错误。

安全隐患：LCU就地控制的时候，若远方有合闸指令，机组会继续合闸，造成人员伤亡。

3.4    监控系统显示保护动作信号错误

测试条件：模拟#1、#2机组AGC系统产生低周波闭锁减信号。

测试现象：AGC系统监控画面中“#1、#2机组AGC低周波闭锁减”信号光字牌文字描述为“#1、#2机组AGC高周波闭锁增”。

问题分析：AGC系统厂家在做监控画面的时候，保护告警信号关联错误。

安全隐患：电厂值班人员无法得知低周波告警，给AGC系统下发减负荷指令，因机组不执行，认为AGC系统失效。调度控制模式下，检测到电网周波小于周波设定值下限时，AGC系统不执行AGC减负荷指令;检测到电网周波大于周波设定值上限时，AGC控制系统不执行AGC增负荷指令。

4 结语

火电厂通过开展AGC系统现场验收测试工作，从AGC系统整体及其与调度主站的交互等方面，对AGC系统功能和逻辑进行了验证，可以有效发现和消除安全隐患，弥补机组测试存在的不足。

发电厂作为整个电力系统的能量源泉，在并网前，借助专业的检测机构，针对AGC系统开展专业的验收测试，是进一步规范AGC系统检验检测工作，确保系统安全稳定运行，保证发电安全、节约能源和消耗的有效途径。

[参考文献]

[1] 师延平，祁延强.火电厂自动发电控制（AGC）试验及运行技术[J].电子技术与软件工程，2014（18）：261-262.

[2] 金丰，陈建国.火电机组一次调频和AGC性能优化分析[J].东北电力技术，2014（5）：7-10.

[3] 周亮亮，张光玉.浅析AGC及一次调频控制系统优化[J].科技视界，2013（18）：139-140.

[4] 何平.厂级AGC系统在火电厂中的应用[J].云南电力技术，2013（3）：64-66.

收稿日期：2020-07-04

作者简介：穆小亮（1988—），男，河南许昌人，硕士研究生，研究方向：智能变电站自动化设备及系统、通信网络及时间同步测试技术。