大慶油田熱電廠AGC及一次調頻的應用

李葉

（大慶油田熱電廠熱工分廠自動班，黑龍江 大慶 163000）

按國家電監會規定，在系統實際運行中，系統頻率保持在50+0.2HZ范圍內，所有上網發電機組必須滿足電網頻率要求，否則上網電價將被折值計算。保持系統頻率的穩定，實現電網綜合優化。調頻系統能否正常投入及投入能否達到調節指標要求已成為考核電廠發電質量的一項硬指標。

1 大慶油田熱電廠一次調頻的應用

大慶油田熱電廠采用3×200MW發電機組，采用的核心控制系統為西門子公司80年代生產的TELEPERM控制系統。調頻系統投入，必須對控制系統相關的程序重新設計，并滿足TELEPERM控制系統數據能與GE公司生產的功率調節系統進行數據通訊的要求，但現在已沒有能為這種控制系統提供程序設計及編寫通訊協議的技術人員，導致大慶油田熱電廠調頻系統無法達到要求。若正常投入調頻系統，必須將上述問題解決。針對程序及通訊方面的問題進行研究，分別對#1-#3機組一次調頻系統進行設計與實施。

1.1 一次調頻系統的設計與實施

針對兩套不同的控制系統，分別選用了具有輸入輸出功能的控卡件，對內部地址、跳線重新設置，在各自程序內編寫相應的I/O接口程序，使需要通訊的數據在量程及信號制式上達到完全一致，最后用電纜硬線連接的方式，將需要通訊的數據進行連接，成功解決數據通訊問題。由于我廠TELEPERM控制系統功能落后，不能滿足調頻系統的要求，通過對部分功能塊內核程序重新編寫，利用現有功能塊根據調節原理，重新設計了調頻系統控制程序，使控制系統滿足了調頻系統所需的準確性、快速性、穩定性的調節要求。對調節回路各項調節參數進行計算整定，進行冷態模擬試驗，直至達到省電網公司的指標要求。

1.2 一次調頻的性能評價

現大慶油田熱電廠#1、#2、#3機組調頻控制系統已一次通過了省電網公司的驗收，各項指標均達到省電網公司的要求。#1、#2、#3機組調頻控制系統已正常投入運行。

通過對一次調頻控制回路自行設計與實施，節省了至少10萬元的調試費。由于通過一次調頻控制回路的驗收，每年可避免因發電質量問題省電網公司對電廠的電價折值計算，可帶來至少數十萬元以上的收益，同時為老控制系統與現代控制系統的互相配合完成生產實際要求提供經驗，為電廠的自動化投入率做出了貢獻。

2 大慶油田熱電廠AGC系統的應用

AGC(Automation Generator Control)功能，即自動發電功能，通常指的是電網調度中心直接通過機組控制系統(DCS)實現自動增、減機組目標負荷指令的功能。合理使用AGC，既能提高電能質量，又能提高電網的經濟性。

2.1 AGC系統設計及調試中的遇到及解決的問題

我廠三臺機組所采用的核心控制系統為西門子公司80年代生產的TELEPERM控制系統，軟件功能已落后。若要實現AGC系統投入，必須對控制系統復雜的程序重新設計，并對功能塊重新開發，下面就系統設計及調試中遇到的問題及解決措施進行闡述。

2.1.1 解決機組信號與遠程傳輸信號不一致

在聯調實驗中發現，我廠上傳與接收的模擬量信號與實際信號偏差過大，經與省調聯系發現，是由于采用不同的量程所導致的。為了與省調信號一致，重新修改程序，在邏輯中進行系列運算，使信號對應的功率量程與省調量程一致，保證了傳輸信號的準確性。

2.1.2 AGC省調信號工作正常的保證

為保證AGC指令傳輸正常，對全部硬接線進行了校對和緊固,對電纜屏蔽作了處理，使接線接地電阻符合要求,根除了接線導致工作不穩定的情況。為防止AGC省調信號在傳輸中發生擾動影響機組安全運行，在GRAPH-CS邏輯設計中，設計了模擬量延時處理邏輯，當AGC指令信號超越合理范圍或異常跳變時自動切除AGC回路并報警，當AGC指令在設定的死區范圍內波動時能夠被識別并保持當前指令不變。并用MAX和MIN功能塊對AGC負荷指令設置了一個上下限135MW-200MW，這樣有效保證了當AGC負荷指令超出135MW-200MW范圍時，機組能夠維持當時工況下實際負荷，維持機組平穩運行，從而達到機組運行不受異常信號干擾的目的。

2.1.3 操作員站操作塊功能的實現

由于系統軟件功能的落后，在現有操作功能塊中，沒有能夠實現AGC投入及切除操作操作邏輯塊，通過對邏輯塊程序進行設計編譯，設計出了適合AGC操作的邏輯功能塊。該塊能夠清晰顯示AGC“允許”、“解除”、“投入”這個三個操控按鈕的實際位置及相應的顯示狀態、，使運行人員能夠對AGC進行相關操作監視。同時在單控室控制盤上添加了AGC投入“允許”光字牌，當AGC投入“允許”狀態時，光字牌亮，運行人員可以清楚地進行監視。

2.1.4 保證AGC操作的可靠性

最初試驗時，有時點擊操作員站命令無效，或者點擊操作按鈕必須長時間持續按住，才能保證操作命令正確執行。原因是我廠的開關量操作塊點擊輸出命令在內部的運算周期是0.1s，而狀態的判斷在內部運算周期也是0.1 s左右，這就造成有時命令無效、有時命令有效。對內部邏輯編碼進行編譯，在系統邏輯中對AGC控制按鈕模塊加10S脈沖，當運行人員點擊一下操作按鈕時，輸入命令便能維持10s,保證命令發出，使運行人員操作有效。

2.1.5 影響AGC調節速率、調節精度不滿足要求的原因分析及處理方法

2.1.5.1 機組負荷響應速率較低及負荷起始響應滯后較大問題的解決

當AGC指令發生變化時，機組負荷響應速率較低，使調節時間加長，不能滿足系統的調節要求。調整程序中的升速率的限幅，使其增大至20MW/min，在實際應用中，升速率由3MW/min變為6MW/min，使協調系統功率主控站指令能跟隨AGC指令做出快速反應。

2.1.5.2 負荷響應動態過程結束后，超調較大，過渡時間長問題的解決

在協調系統動態調節過程中，鍋爐、汽機相互耦合，造成系統穩定性差、過渡時間長的問題，解決這一問題的關鍵是找出系統之間的耦合關系，并通過一些中間變量進行解耦，使相互耦合的系統簡化為單輸入、單輸出的系統。根據解耦控制理論，并結合機組的實際，制作了一個負荷折線函數，使該信號和汽機主控站信號疊加，由于該信號只能在機組機前壓力劇烈變化時，才能在功率調節回路中起作用，當鍋爐發生自發擾動的情況下，汽機不參與調節，從而解決了負荷響應動態過程結束后，超調較大，過渡時間長的問題。

2.2 AGC性能評價

考核機組AGC性能主要依據三個性能要素：調節速率、調節精度和響應時間。東北電管局文件規定采用直吹式制粉系統的火電機組：AGC調節速率不小于每分鐘1.0%機組額定有功功率；AGC響應時間不大于60s；AGC調節精度為±3%。我廠AGC調節速率大于每分鐘2.0%機組額定有功功率，AGC響應時間在30s以內，AGC調節精度為±3%，可以達到性能指標要求。

目前大慶油田熱電廠#2、#3機組已通過AGC省調驗收，從投入運行情況來看，各負荷段升、降負荷運行正常，各種控制性能良好，機組能正確進行各方式之間的無擾切換，不但減輕了運行人員的勞動強度，而且提高了機組的安全性。

[1]西門子公司.WIN-OS，使用手冊 2-2-2-10

[2]西門子公司.STRUK--EA使用手冊 60---71