田灣河自動發電控制系統（AGC）

（映秀灣水力發電總廠，四川 都江堰 6118300）

田灣河自動發電控制系統（AGC）

唐 娟

（映秀灣水力發電總廠，四川 都江堰 6118300）

由計算機系統輔助人工調節頻率（即自動發電控制：AGC），保證電網安全穩定、經濟運行已成為現代大電網的發展趨勢。本文以田灣河水電站AGC為例，主要對AGC的發展、概念、原理、控制方式及過程做了簡要介紹。

頻率負荷；自動發電控制（AGC）；經濟調度控制（EDC）；偏差

引言

眾所周知，電網頻率是電能質量三大指標之一，電網的頻率反映了發電有功功率和負荷之間的平衡關系，是電力系統運行的重要控制參數，與廣大用戶的電力設備以及發供電設備本身的安全和效率有著密切的關系。而頻率偏差反映了發電與負荷間的不平衡，特別是頻率偏高，反映發電量超出了用電的需求量，造成了用戶電費的額外支出，以及能源的浪費。為了滿足發電廠設備、用戶設備和電力系統正常運行的需要，必須根據各電力系統的特點，提出頻率指標和控制要求。近年來，隨著電力技術地不斷發展，大容量裝機電站如雨后春筍般涌現，電網的規模越來越大，對系統頻率要求也越來越高，而傳統的依靠調度員指令或指定的調頻廠的調節來保持頻率的質量已不能滿足要求。針對此問題，早在1957年，我國電力系統已開始對頻率和有功功率的自動控制工作，由計算機系統輔助人工調節保證電網安全穩定、經濟運行已成為現代大電網的發展趨勢，自動發電控制（AGC）正是實現這一目標的主要手段。田灣河作為單機達120MW的大中型水電站，于2009年11月20日正式投入全廠AGC，本文主要對田灣河AGC作簡介。

圖1

圖2

1 AGC的概念及原理

早期的電力系統自動發電控制（AGC）原先稱為“電力系統頻率與有功功率的自動控制”。AGC：自動發電控制（Automatic Generation Control，簡稱AGC）是指按預定條件和要求，以迅速、經濟的方式自動控制電廠有功功率來滿足系統需要的技術，它是在發電機組自動控制的基礎上，實現全電廠自動化的一種方式。根據水庫上游來水量和電力系統的要求，考慮電廠及機組的運行限制條件，在保證電廠安全運行的前提下，以經濟運行為原則，確定電廠機組運行臺數、運行機組的組合和機組間的負荷分配。

AGC基本原理：自動發電控制的基本原則是要求控制區域負責供應本區域的負荷，并經常假設整個互聯系統中每個控制區的頻率基本相等。當某控制區域負荷發生變化時，起初的這個負荷變化是由各發電機組的轉動動能來提供的，隨著動能的消耗，整個互聯系統地頻率開始下降，系統中的所有發電機組都將響應這個頻率的變化，增加出力并使頻率達到一個新的穩態，此時，AGC的職責是經濟地調整發電，使負荷的變化由本控制區域的電廠來供應，并使頻率回升到它原來的整定值。

2 AGC的控制方式及實現

當田灣河的AGC控制投閉環時，田灣河機組負荷給定方式有兩種：（1）曲線（即按省調預先下達的每日96點計劃負荷曲線調整全站出力）；（2）定值方式（按省調給定某一負荷運行），一般情況下，AGC投定值方式。而負荷遠方給定又分省調和集控中心，正常情況下，應根據調度命令選用負荷遠方給定方式。當負荷給定投省調側時，省調根據系統頻率的變化以及網系統內負荷潮流在其主站計算機系統的人機界面下達田灣河全廠總有功命令，通過電廠與省調通訊網絡101或104兩互為備用的通道傳至我廠通訊工作站，在由其向廠站側AGC發布控制指令到機組監控系統，直接作用于全廠機組調速器，最終執行新的給定負荷，當機組出力進行調整后，AGC將反饋執行指令情況，由通訊工作站采集該信息通過通訊網絡反饋到省調主站，實現自動發電控制（如圖1所示）；當負荷給定投集控方式時，電廠接到調度電話下達的負荷指令后，根據調度要求的爬坡率設置全廠有功負荷給定，電廠AGC接到負荷調整指令后，通過AGC的基值跟蹤模塊確定給定負荷基值功率，由AGC的控制模塊發令到機組監控進行負荷調整并在AGC機組調節模塊工作下按程序預先設置的算法所得值按值分配到各臺機組后，由PLC控制模塊計算出期望值與出力的偏差并將偏差返回控制模塊，重復以上過程直至實發負荷與給定負荷差值小于等于AGC調節死區，實現自動發電（如圖2所示）。

3 特殊情況下電廠AGC的運行方式

綜合上述對AGC實現自動發電控制的原理不難看出，當有功功率測點品質壞、機組LCU通訊故障、機組LCU在現地控制或調試態、調速器電調手動或故障、機組有功不可調等異常情況時，應退出機組AGC運行。

4 電廠EDC簡介

以上僅對AGC實現自動發電功能做了初步的介紹，電網調度系統為了整個電網的安全穩定運行而下達給電廠的總負荷是必須執行的，這只是實現了AGC的一些控制目標，AGC的另一重要目標：在安全的前提下，使發電成本最小，實現經濟調度也同樣值得關注。正如上面講述的AGC實現自動發電的過程所提到的，AGC接到負荷調整命令后會在其機組調節模塊工作下按預先設置的算法所得值分配到各臺機組，各臺機組在總負荷不變的情況下如何分配最合理？遵循哪些原則？這將是經濟調度EDC必須考慮和解決的問題。

所謂經濟調度控制（Economic Dispatch Control，簡稱EDC）是在滿足給定的負荷水平條件下來確定最經濟的發電調度。

4.1 電廠EDC方案及建模

田灣河電站“一庫三級”開發。整個梯級水電站按“無人值班”原則設計，各電站均采用計算機監控系統，由梯級集控中心統一控制。梯級從上至下依次由仁宗海、金窩和大發三級水電站組成。每站均有兩臺單機120MW的沖擊式立軸水輪機組。首級電站仁宗海有一具有年調節能力的調節庫容為0.91億m3的水庫，在同一河流上，處于下一級電站的來水量不僅取決于河流的徑流來水，還取決于上一級電站的放水情況。針對此現狀，在AGC運行模式下，如何實現綜合準確地計算出各梯級電站的出力和泄水量，做到最經濟地利用水資源，多發電，便是EDC要解決的問題。

田灣河三級電站的EDC，是指在滿足調度給定總負荷條件下，盡量少用水庫中的蓄水，盡最大可能利用區間來水，盡可能不棄水，達到經濟的把調度總負荷分配到各個電站的目的。它根據各站之間的區間來水量，水庫下游各站的調節池水位，考慮電廠的運行限制條件，在保證電廠安全運行的前提下，以經濟運行為原則，保證用水量最少來確定各級電站的負荷分配。在滿足電力系統要求電量的前提下，同站兩臺機組平均分配負荷，站間在非首級電站庫水位未達到正常水位時盡量少發電，但要保證下游最小流量，使其庫水位迅速上升到正常水位；到達正常水位后，即按入流量等于出流量方式運行以維持庫水位處于正常范圍。此時，實現的是流量調節加水位調節，即上游來水作為流量調節的設定值，控制電站的發電流量；當上游水位偏差超過允許值，就進行水位調節的原則，針對田灣河梯級水電站分布、庫容、裝機容量等特點，確定了電廠EDC方案并建立了數學模型，通過調試正常后已投運，目前在全國尚屬首例。

4.2 電廠EDC投入后所遇問題及解決方案

田灣河電站AGC、EDC投運以來至今，期間遇到了不少問題。諸如：當控制方式為集控時總廠負荷調節爬坡率、當出現某級電站溢流時軟件不能正常運行，已通過設置最大調節步長和優化軟件功能得以解決。經過運行觀察，總的來說能滿足經濟調度基本要求。

結語

綜上所述，隨著現代科技不斷邁進，順應電力行業的發展趨勢，越來越多的發電廠已能實現自動發電控制，給無人值班，少人值守提供了優越的技術平臺，從而大大減小了人為誤差，節省了人力資源。為電力系統的發展打下了基礎。同時，我們也應該看到其薄弱環節，比如：由于條件限制不能實現自動開停機、自動化程度仍然不能完全達到人為控制水平等問題仍需我們去尋求解決方法，已達到全智能控制的目標。

[1]汪德星，楊立兵.自動發電控制（AGC）技術在華東電力系統中的應用[J].華東電力，2005（01）.

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