淺論水電廠自動發(fā)電控制技術(shù)

黃劍

摘要：自動發(fā)電控制（AutomaticGenerationControl，簡稱AGC）是一個綜合性的控制功能，主要工作是實時監(jiān)控負(fù)荷變化，并及時作出響應(yīng)，迅速滿足電力電能的供需平衡，進(jìn)而提高電能的供應(yīng)質(zhì)量。水電廠的自動發(fā)電控制系統(tǒng)，保證了電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文探討了發(fā)電控制的含義、目標(biāo)和內(nèi)容，分析了AGC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制方式，提出了水電廠AGC實施的方案。

關(guān)鍵詞：水電廠 自動發(fā)電控制 AGC

中圖分類號：M76；TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0128-01

AGC是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，建立在以計算機(jī)為核心的能量管理系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制盒的信息系統(tǒng)基礎(chǔ)之上。是實現(xiàn)自動化的運(yùn)行控制，建設(shè)大規(guī)模的電力系統(tǒng)的一項最基本實用的功能。AGC對基礎(chǔ)通信的自動化要求高，涉及范圍廣，相關(guān)環(huán)節(jié)多。它集中地反映了電力系統(tǒng)在計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)及自動化控制技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用實踐，還需要相應(yīng)的管理體制。

1 水電廠的自動發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC）的有關(guān)概念

水電廠的AGC，是指按照預(yù)定的條件與要求，用迅速經(jīng)濟(jì)的方式自動控制水電廠的有功功率，以此滿足電力系統(tǒng)的需要。為了使各機(jī)組的負(fù)荷分配值合理，負(fù)荷分配值會由運(yùn)行的限制條件對它進(jìn)行合理性的檢驗。在保證電廠與電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行下，AGC運(yùn)行要以經(jīng)濟(jì)為原則，確保電廠機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)和運(yùn)行機(jī)組的組合，促使機(jī)組運(yùn)行情況是優(yōu)化工況，并且對機(jī)組起停合理的按排。水電廠的AGC實現(xiàn)了對全廠有功功率、系統(tǒng)頻率的變化及時作出反應(yīng)，從而滿足電力系統(tǒng)的需求。

AGC功能分為功率控制和頻率控制兩種方式。在功率控制的方式下，既可選給定全廠有功功率設(shè)定值或給定機(jī)組功率設(shè)定值，也可以按照負(fù)荷曲線給定全廠有功功率設(shè)定值或機(jī)組有功功率設(shè)定值。與之相反，在頻率控制的方式下，調(diào)節(jié)的目標(biāo)則是保持電力系的統(tǒng)頻率在系統(tǒng)要求的規(guī)定內(nèi)。在這樣的前提下，合理分配機(jī)組間的自負(fù)荷。

2 自動發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC）的構(gòu)成

在整個電力系統(tǒng)中，AGC的總體結(jié)構(gòu)主要包括計劃跟蹤控制、區(qū)域調(diào)節(jié)控制和機(jī)組控制三個控制環(huán)節(jié)。此外，整個的AGC系統(tǒng)也可分為電網(wǎng)的AGC（決策控制層）、點發(fā)機(jī)組的AGC（指令執(zhí)行層）兩大層。

3 水電廠的AGC分組控制方式

三峽和葛洲壩電廠均有大量的機(jī)組（三峽26臺，葛洲壩21臺），這一點，跟一般機(jī)組臺數(shù)較少的水電廠（隔河巖電廠4臺）不同。從經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行角度看，機(jī)組間均嚴(yán)格按等微增的原則分配負(fù)荷，全廠的流量才會最小。但是，如果所有的機(jī)組參與了AGC，就會導(dǎo)致所有機(jī)組頻繁地調(diào)節(jié)動作，這就會大大增加機(jī)組的維修費(fèi)用，相較于用水的經(jīng)濟(jì)性，反而得不償失。因此，在實際中，我們可以采用一種折中的方式，在滿足負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)要求的前提下，運(yùn)用少數(shù)機(jī)組參加AGC運(yùn)行，一部分的機(jī)組當(dāng)作是AGC備用機(jī)組；另一部分機(jī)組作為固定的負(fù)荷運(yùn)行。同時，在全廠整個AGC負(fù)荷變化較大時，這些備用的機(jī)組也可以參加負(fù)分配，如此，既支援了緊急調(diào)頻，也免除了為滿足負(fù)荷平衡而頻繁地開停機(jī)，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

AGC負(fù)荷分配的策略包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）在總負(fù)荷中，扣除不參加AGC母線上的設(shè)定負(fù)荷及AGC母線上的機(jī)組負(fù)荷，得到AGC負(fù)荷；（2）計算AGC機(jī)組出力的上下限，如果，AGC設(shè)定負(fù)荷在該規(guī)定范圍內(nèi)，則以經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行原則分配負(fù)荷；（3）AGC機(jī)組與AGC后備機(jī)組統(tǒng)一被稱為AGC機(jī)組，在這些機(jī)組間按照經(jīng)濟(jì)的原則分配負(fù)荷。

4 水電廠AGC的實施方案

水電廠AGC需要與計算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)相適應(yīng)。目前，最先進(jìn)的AGC大都采用的是分層的控制模式。一般，水電廠的AGC分為兩級：電廠控制級和機(jī)組控制級。

為了滿足上級下達(dá)的電廠需發(fā)功率，水電廠控制級的計算機(jī)計算出當(dāng)前水頭下應(yīng)該運(yùn)行的機(jī)組臺號與各運(yùn)行機(jī)組應(yīng)發(fā)的功率，然后將計算結(jié)果交給機(jī)組執(zhí)行。后者對電廠級發(fā)來的命令進(jìn)行合理性的校核，提高其安全性，再經(jīng)過調(diào)速器同開停機(jī)組的功率與起停。同時，機(jī)組控制級還將對各臺機(jī)組進(jìn)行實時監(jiān)控，機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)、實發(fā)功率等這些實時信息都將返回電廠的控制級計算機(jī)。

一般情況下，我們均由水電廠承擔(dān)電力系統(tǒng)的調(diào)頻、調(diào)峰任務(wù)。一是因為水電廠的調(diào)節(jié)性能好；另一個是因為調(diào)節(jié)的速度快。電力系統(tǒng)中，大多數(shù)的小型水電廠一般僅承擔(dān)發(fā)電的任務(wù)；大中型的水電廠和作為主力電廠的中小型水電廠還需具備調(diào)頻、調(diào)峰功能。除此之外，在實行水電廠AGC時，既需滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷的平衡，還要考慮其他的限制條件，比如：上、下游工農(nóng)業(yè)的用水狀況，航運(yùn)對水流變化速率的影響，汛前、汛后蓄水容量等要求，所以，水電廠還需具備定水發(fā)電的功能，在給定水頭的要求下，多發(fā)電，提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益。一般情況下，各類水電廠AGC均具有調(diào)頻功能、功率控制功能和按給定水位發(fā)電功能及機(jī)組間頻率經(jīng)濟(jì)分配功能。

5 在水電廠AGC運(yùn)行中，工作人員需要注意的問題

在水電廠AGC運(yùn)行中，運(yùn)行人員必須注意以下幾個問題：第一，對機(jī)組各導(dǎo)軸承溫度的實時監(jiān)控，AGC投入時，機(jī)組因負(fù)荷頻繁變化在長時間非最優(yōu)工況運(yùn)行，這就可能導(dǎo)致機(jī)組各部的溫度升高，因此，需要工作人員加強(qiáng)對機(jī)組各部分的實時監(jiān)控；第二，水電廠AGC投入時，還需要注意閘首水位變化，及時地核對水位和柵差，在水位接近最低水位或者是柵差接近最大的允許柵差時，迅速地聯(lián)系調(diào)度調(diào)整負(fù)荷，此外，在水位降到最低或是柵差超過允許值，從而影響到水工建筑物的安全運(yùn)行但調(diào)度中心仍未及時減負(fù)荷的情況下，及時將AGC退出，調(diào)整負(fù)荷，以免發(fā)生隨洞進(jìn)氣等狀況，從而引發(fā)事故；第三，加強(qiáng)工作人員對設(shè)備的巡檢，同時，調(diào)速器各部也應(yīng)該加強(qiáng)機(jī)柜和管路間的巡視，在油泵啟動較為頻繁時，還應(yīng)對油泵電機(jī)的溫度和電纜的連接部分進(jìn)行實時測溫；第四，根據(jù)河道入庫流量，運(yùn)行人員可以對每天負(fù)荷的情況作出計劃，根據(jù)這些計劃加強(qiáng)與調(diào)度中心的聯(lián)系，盡量多發(fā)高峰負(fù)荷，將業(yè)主的經(jīng)濟(jì)利益最大化。

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