淺論水電廠自動發電控制技術

黃劍

摘要：自動發電控制（AutomaticGenerationControl，簡稱AGC）是一個綜合性的控制功能，主要工作是實時監控負荷變化，并及時作出響應，迅速滿足電力電能的供需平衡，進而提高電能的供應質量。水電廠的自動發電控制系統，保證了電網安全和經濟運行。本文探討了發電控制的含義、目標和內容，分析了AGC的系統結構與控制方式，提出了水電廠AGC實施的方案。

關鍵詞：水電廠 自動發電控制 AGC

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

AGC是一種閉環控制系統，建立在以計算機為核心的能量管理系統以及發電機組協調控制盒的信息系統基礎之上。是實現自動化的運行控制，建設大規模的電力系統的一項最基本實用的功能。AGC對基礎通信的自動化要求高，涉及范圍廣，相關環節多。它集中地反映了電力系統在計算機技術和通信技術及自動化控制技術等領域的應用實踐，還需要相應的管理體制。

1 水電廠的自動發電控制系統（AGC）的有關概念

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

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定值或給定機組功率設定值，也可以按照負荷曲線給定全廠有功功率設定值或機組有功功率設定值。與之相反，在頻率控制的方式下，調節的目標則是保持電力系的統頻率在系統要求的規定內。在這樣的前提下，合理分配機組間的自負荷。

2 自動發電控制系統（AGC）的構成

在整個電力系統中，AGC的總體結構主要包括計劃跟蹤控制、區域調節控制和機組控制三個控制環節。此外，整個的AGC系統也可分為電網的AGC（決策控制層）、點發機組的AGC（指令執行層）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組（三峽26臺，葛洲壩21臺），這一點，跟一般機組臺數較少的水電廠（隔河巖電廠4臺）不同。從經濟的運行角度看，機組間均嚴格按等微增的原則分配負荷，全廠的流量才會最小。但是，如果所有的機組參與了AGC，就會導致所有機組頻繁地調節動作，這就會大大增加機組的維修費用，相較于用水的經濟性，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，在滿足負荷頻率調節要求的前提下，運用少數機組參加AGC運行，一部分的機組當作是AGC備用機組；另一部分機組作為固定的負荷運行。同時，在全廠整個AGC負荷變化較大時，這些備用的機組也可以參加負分配，如此，既支援了緊急調頻，也免除了為滿足負荷平衡而頻繁地開停機，從而達到經濟運行的目的。

AGC負荷分配的策略包括以下幾個方面的內容：（1）在總負荷中，扣除不參加AGC母線上的設定負荷及AGC母線上的機組負荷，得到AGC負荷；（2）計算AGC機組出力的上下限，如果，AGC設定負荷在該規定范圍內，則以經濟的運行原則分配負荷；（3）AGC機組與AGC后備機組統一被稱為AGC機組，在這些機組間按照經濟的原則分配負荷。

4 水電廠AGC的實施方案

水電廠AGC需要與計算機的監控系統相適應。目前，最先進的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：電廠控制級和機組控制級。

為了滿足上級下達的電廠需發功率，水電廠控制級的計算機計算出當前水頭下應該運行的機組臺號與各運行機組應發的功率，然后將計算結果交給機組執行。后者對電廠級發來的命令進行合理性的校核，提高其安全性，再經過調速器同開停機組的功率與起停。同時，機組控制級還將對各臺機組進行實時監控，機組運行的狀態、實發功率等這些實時信息都將返回電廠的控制級計算機。

一般情況下，我們均由水電廠承擔電力系統的調頻、調峰任務。一是因為水電廠的調節性能好；另一個是因為調節的速度快。電力系統中，大多數的小型水電廠一般僅承擔發電的任務；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頻、調峰功能。除此之外，在實行水電廠AGC時，既需滿足電力系統負荷的平衡，還要考慮其他的限制條件，比如：上、下游工農業的用水狀況，航運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電的功能，在給定水頭的要求下，多發電，提高水電廠的經濟效益。一般情況下，各類水電廠AGC均具有調頻功能、功率控制功能和按給定水位發電功能及機組間頻率經濟分配功能。

5 在水電廠AGC運行中，工作人員需要注意的問題

在水電廠AGC運行中，運行人員必須注意以下幾個問題：第一，對機組各導軸承溫度的實時監控，AGC投入時，機組因負荷頻繁變化在長時間非最優工況運行，這就可能導致機組各部的溫度升高，因此，需要工作人員加強對機組各部分的實時監控；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，迅速地聯系調度調整負荷，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行但調度中心仍未及時減負荷的情況下，及時將AGC退出，調整負荷，以免發生隨洞進氣等狀況，從而引發事故；第三，加強工作人員對設備的巡檢，同時，調速器各部也應該加強機柜和管路間的巡視，在油泵啟動較為頻繁時，還應對油泵電機的溫度和電纜的連接部分進行實時測溫；第四，根據河道入庫流量，運行人員可以對每天負荷的情況作出計劃，根據這些計劃加強與調度中心的聯系，盡量多發高峰負荷，將業主的經濟利益最大化。

參考文獻

[1] 徐宏雷，鄭偉，智勇，等.水電廠自動發電控制技術在我國的應用[C]//甘肅省水力發電工程學會、廣東省水力發電工程學會、湖南省水力發電工程學會2010年水電站機電技術研討會論文集，2010：306-308.

[2] 徐宏雷，鄭偉，智勇，等.水電廠自動發電控制技術在我國的應用[C]//甘肅省電機工程學會2010年學術年會論文集，2010：443-445.

[3] 蔣偉.自動發電控制技術在水電廠中的應用[J].科技資訊，2008（21）：81-82.

[4] 龔傳利，李占甫，張曉東，等.鳳灘水電廠自動發電控制策略[J].水電自動化與大壩監測，2008，32（3）：9-11.

[5] 朱華，吳正義.水電廠自動控制功能與電網運行協調優化關鍵策略[J].水電自動化與大壩監測，2012，36（2）：33-35，76.