溪洛渡右岸電站AGC功能與策略設計簡介

瞿衛華，程　建，劉紹新，李　輝，何宏江

（長江電力，湖北 宜昌 443000）

溪洛渡右岸電站AGC功能與策略設計簡介

瞿衛華，程建，劉紹新，李輝，何宏江

（長江電力，湖北 宜昌 443000）

摘要：溪洛渡右岸電站AGC即Automatic Generation Control是南方電網AGC的組成部分，南方電網調控中心的自動發電控制系統計算出溪洛渡右岸電站的需發功率，將此信息通過調度數據網傳送到電站監控系統，由溪洛渡電站自動完成發電任務，因此，溪洛渡電站的設計目標可以主要定義為，在滿足各項限制條件（邊界條件）的前提下，以迅速、經濟的方式控制右岸電站的實時有功功率，滿足電力系統的需要，同時提高電站的自動化控制水平。

關鍵詞：溪洛渡右岸電站；計算機監控系統；自動發電控制

0　引言

溪洛渡右岸電站安裝9臺額定出力770MW的機組，多年平均發電量572億kW·h，500 kV主接線采用3串4/3斷路器和2串3/2斷路器接線，接受南方電網總調度中心及備調、云南省調及備調的調度。

溪洛渡電站監控系統采用中水科技H9000 v4.0，該監控系統AGC功能在三峽電站有較為成功的投運經驗，在溪洛渡電站的投運，是該功能針對金沙江流域“調控一體化模式下”的重新設計后的首次投運，對該功能來講是又一次挑戰，同時，溪洛渡右岸電站機組容量屬南方電網旗下的超大型機組，在電網運行中承擔基荷和腰荷，如果機組負荷較大波動，對于電網沖擊是很大的，因此，在AGC設計時，其自身安全平穩及對系統指令的迅速響應是基本要求，同時，為了電站經濟運行，需采用適當分配策略保證效率最優。

1　AGC的功能設計

1.1 AGC運行模式

（1）開環模式

開環模式下AGC只進行負荷分配計算，分配值不自動下發。操作員在機組聯控畫面中點擊“設定值確認”按鈕后，AGC分配值下發給機組；當AGC負荷分配計算需要進行開停機操作時，會在操作員工作站發出開停機請求，得到操作員認可后向機組LCU發出開停機命令。

（2）半開環模式

半開環模式下AGC會自動將有功負荷分配計算值下發給機組LCU，但開停機功能與開環模式相同，根據AGC負荷分配計算結果向操作員發出請求，得到操作員認可后向機組LCU發出開停機命令，如果3次拒絕后，開停機請求將被清除，并報警“開停機請求被清除”，且報警“功率有偏差”。

（3）閉環模式

閉環模式下AGC的分配值和開停機命令都是自動下發，每次開停機只有1臺，不需要操作員干預。

1.2 AGC調度模式

溪洛渡的調度模式分為：南網、梯調、站控3種模式。

當電站AGC控制權設置為“南網”時，電站接受南方電網下發的給定值。僅當電站AGC運行在有功給定方式時，南方電網才能下達總有功給定值。

當電站AGC控制權設置為“梯調”時，電站接受梯調下發的給定值；僅當電站AGC運行在有功給定方式時，梯調才能下達總有功給定值。

當電站AGC控制權設置為“站控”時，當電站AGC運行在有功給定方式時，電站操作員可以設置全廠有功給定值；當電站AGC運行在負荷曲線方式時，有功給定值為當前時間對應時段負荷曲線給定值。

三種模式互斥，投入任一種模式，將自動退出另外兩種模式。

1.3 AGC控制模式

溪洛渡電站AGC控制模式包括有功設定值控制模式和頻率控制模式，其中，有功設定值控制模式分為有功功率給定和負荷曲線給定兩種方式；頻率控制模式又分為頻率補償模式和全頻率模式兩種模式。

操作員在進行模式切換時，需先將原先的模式退出才能投入第二種模式。

（1）有功功率給定方式

在這種方式下，電站AGC將根據給定的電站總有功，調節各機組的有功，AGC讀取對應調度模式下全廠有功設定值，程序減去未加入AGC聯控機組實發有功值，將剩余負荷在AGC聯控機組間分配。

（2）負荷曲線方式

南方電網負荷曲線分為今日負荷曲線、第一日負荷曲線至第十日負荷曲線，負荷曲線分為每隔5 min 1點，一天288點，由南方電網或成都梯調中心通過IEC104協議自動傳送至電站監控系統中，傳送過程自動完成無需確認，每天23∶55，程序自動將明日負荷曲線值拷貝給今日負荷曲線對應時段。當AGC設定值由“站控方式”切到“曲線方式”后，AGC將在投入前對比當前有功實發值與該區間內調度曲線設定值的差異，如在許可范圍內，則自動切全廠有功設定值至負荷曲線設定值模式。與國調要求不同的是，南方電網要求負荷給定值需在整5分鐘時下發，無需提前通過插值發分段下發。

（3）頻率補償模式

AGC以總有功設定值為主要調節目標，當母線頻率發生偏移時，自動調節有功使頻率保持在頻率設定值附近，但有功調節幅值不能超過限值。

（4）全頻率模式

AGC以穩定母線頻率為主要調節目標，且有功調節范圍僅受機組可調范圍限制

2　AGC的主要算法

2.1負荷分配算法

溪洛渡AGC在下列條件下進行分配計算：

（1）兩次有功給定工作值差值大于1MW；

（2）加入AGC聯控的機組數量發生變化；

（3）水頭變化導致出力計算超過20MW；

（4）未加入聯控機組總出力變化超過15MW。

一般來講，負荷分配算法至少應包括修正等功率分配算法和基于動態規劃法的最優效率算法兩種算法。溪洛渡電站目前主要采用了前一種算法進行負荷分配，具體算法如下：

程序首先將需要調整的負荷除以參加AGC聯控的機組數量，如計算出的商大于設定的步長（40MW），則將商與聯控機組當前負荷相加（減）后，平均分配給聯控機組，如某臺聯控機組加（減）上商后，超出分配允許范圍則將該部分功率按設定步長循環分配至另外的機組。

如計算出的商小于步長（40MW），則按增40 MW循環分配給聯控機組，增有功時，每次循環由設定有功值最小的機組優先增加負荷，每次40MW，直至分配完畢（當然需考慮機組流量特性曲線允許最大最小有功值）。減負荷時，每次循環由設定有功值最大的機組優先減負荷，其他分配策略類似。這樣可以在負荷變幅不大時，只有1臺或2臺機組采用調節，可以防止機組過于頻繁調節，同時也可減少多臺機組參與小負荷波動造成累計負荷偏差，較好地跟蹤有功給定值。

2.2全頻率控制算法

AGC以穩定母線頻率為主要調節目標，且有功調節范圍僅受機組可調范圍限制。AGC根據頻率偏

2.3自動開機算法

以下任一條件滿足時，AGC啟動1臺備用機組：

（1）總有功設定值大于當前運行機組所能發出的最大出力，且多啟動1臺機組并重新分配負荷后，各機組所帶出力均不小于單機最小出力；

（2）多開1臺機組并重新分配負荷后，所提升的全廠效率超過設定的死區；

（3）旋轉備用功能投入且實際旋轉備用小于設定值，且多啟動1臺機組并重新分配負荷后，各機組所帶出力均不小于最小出力。

AGC可設定機組優先級，負荷調節與機組開停機命令均遵照事先設定的優先級。機組LCU應確保在正常開機過程中，加入AGC的條件始終滿足。開機機組并網后，AGC應把全廠出力缺額直接分配給該機組，使全廠總出力盡快達到設定值要求，然后再采用補償調節的方式調整各機組出力，使其達到最終優化分配值，避免全廠總出力上下波動。AGC應監視機組開機過程，以下條件滿足時認為開機失敗，報警并選擇其他機組繼續開機：

（1）AGC發出開機令后10 s內，機組LCU未返回開機流程執行過程中的信號；

（2）機組開機流程執行過程中的信號復位，且機組未到并網態；

（3）機組開機流程執行超過15min，且機組未到并網態。

2.4自動停機算法

以下任一條件滿足時，AGC停1臺發電機組：

（1）總有功設定值小于當前運行機組所能發出的最小出力，且停1臺機組并重新分配負荷后，各機組所帶出力均不大于最大出力；

（2）停1臺發電機組并重新分配負荷后，所提升的全廠效率超過設定的死區。

AGC應根據事先設定的優先級選擇停機機組。針對條件1停機的情況，AGC應首先采用補償調節的方法，，當該機組有功實測值小于40MW時，向機組LCU發出停機令。針對條件2停機的情況，AGC采用補償調節的方法，把各機組出力調節至目標分配值，當停機機組有功實測值小于40MW時，向機組LCU發出停機令。AGC開始減停機機組負荷時，應給AVC發出調無功指令，把該機組無功出力轉移至其他機組。

以下情況認為停機過程失敗，AGC停止停機過程，報警并等待操作員處理：

（1）停機機組減負荷超時；

（2）AGC發出停機令后10 s內，機組LCU未返回停機流程執行過程中的信號；

（3）機組停機流程執行30 s，出口開關仍未斷開。

為避免AGC在臨界值附近反復開停機，應對各開停機判據增加死區判斷。

3　AGC的安全策略

3.1分配值與設定值比對策略

為防止AGC在進行負荷下發時，因計算錯誤或邏輯錯誤，下發不正常的有功設定值，從而導致負荷異常波動，AGC在設定值下發時對機組設定值總和與總有功設計值進行了比較，即：溪洛渡右岸電站AGC設定值總和-（聯控機組分配值總和+單控機組實發值總和）預先設定的定值，本次分配將不會執行，并報警。

溪洛渡電站在制定該誤差定值時，同時考慮了一次調頻功能投運后，單控機組負荷可能波動增大的情況。

3.2限值保護策略

限值保護有以下4種情況：

（1）當有功設定值變幅超過預先設定的限值，程序拒絕接受并報警，保持原值不變；

（2）當有功設定值超過AGC有功上、下限值，程序拒絕接受并報警，保持原值不變；

（3）頻率設定值變幅越過預先設定的限值，程序拒絕接受，保持原值不變；

（4）頻率設定值越過設定的上、下限值，程序拒絕接受，保持原值不變。

3.3水頭保護策略

取最近20個采樣的有效水頭的平均值作為工作水頭，若采樣水頭與工作水頭之差大于1.8m，認為此采樣無效，并發出采樣水頭跳變的報警，否則認為是有效水頭并納入計算。若工作水頭5min變化大于2m，則認為水頭異常變化，報警并退出全廠AGC。

3.4跨振動區策略

為減少機組跨越振動區的次數，當下列調節滿足時才選擇機組跨越振動區：

（1）機組跨越振動區后，全廠效率的提升超過設定的死區；

（2）修正等功率分配算法下，運行在振動區邊沿的機組有功設定值與其他不在振動區邊沿運行的機組有功設定值差值的最大值，超過設定的限值。

3.5補償調節策略

當AGC重新進行分配計算后，可能存在多臺機組向相反方向調節的情況，若一次性把最終分配值下發給各機組，可能造成調節過程中全廠總出力上下波動。這種情況下應選擇2臺反向調節的機組同時按預先設定的步長（40MW）調節，采用分步調節的方式使各機組出力達到目標分配值，確保全廠總出力平穩。

4　溪洛渡電站AGC的下一步完善方向

圖1水輪機組合效率曲線

動態規劃法應用到水電廠的自動發電控制上來，是將不同的機組數參加運行看成是不同的階段，然后由最簡單的階段開始，逐一計算出每一階段的最佳運行狀態。前一階段的運算結果作為下一階段的已知條件。依此類推，就可以得到各臺機組應發的功率。

5　結束語

從三峽電站到溪洛渡電站，中水科技的AGC設計理念與實現方法，是一個承上啟下的過程，正如電力行業的其他技術快速發展一樣。通過AGC的投運，不僅能快速、智能、平穩的完成調度負荷指令，而且能經濟、高效、科學的完成現場的設備控制與電能輸出。

中圖分類號：TV736

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）07-0037-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.010

收稿日期：2015-04-30

作者簡介：瞿衛華（1975-），男，從事水電站自動控制工作。