柳洪水電站AGC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘 要：介紹了柳洪水電站自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的硬件配置及軟件實(shí)現(xiàn)方法，給出了AGC運(yùn)行操作步驟，著重分析了電站AGC聯(lián)控機(jī)組負(fù)荷分配與調(diào)節(jié)過(guò)程，以及電站AGC的安全閉鎖邏輯。柳洪水電站AGC雖然實(shí)現(xiàn)了“調(diào)控一體化”的功能目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)電站調(diào)控一體化提供可靠保障。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）；調(diào)度模式；有功調(diào)節(jié)；負(fù)荷分配；柳洪水電站

柳洪水電站自動(dòng)發(fā)電控制（AutomaticGenerationControl，AGC）運(yùn)行于H90004.0系統(tǒng)上，采用軟件配置獨(dú)立運(yùn)行、硬件配置可互備冗余方式，其負(fù)荷優(yōu)化分配均采用修正等容量分配原則，運(yùn)行避開(kāi)振動(dòng)區(qū)，每種類(lèi)型機(jī)組最多可設(shè)置2個(gè)禁運(yùn)區(qū)。電站AGC程序可接收四川省調(diào)、美姑河集控中心、廠站下發(fā)的有功給定值；電站AGC均可接收四川省調(diào)、美姑河集控中心、廠站下發(fā)的負(fù)荷曲線(xiàn)，電站操作員也可手動(dòng)設(shè)置有功給定值。

1 電站AGC的硬件配置

柳洪水電站的發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程和管理體系是一個(gè)垂直的控制系統(tǒng)，其監(jiān)控系統(tǒng)采用H9000系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)，層次分明，各個(gè)工作站分工明確、關(guān)系清楚。電站監(jiān)控系統(tǒng)由廠站層（PCL）和現(xiàn)地控制單元（LCU）組成。廠站層一方面采集各LCU的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；另一方面接受運(yùn)行人員或上級(jí)調(diào)度的命令和設(shè)定值，并將其傳送至各LCU，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的控制和調(diào)節(jié)。現(xiàn)地控制單元主要完成控制對(duì)象的數(shù)據(jù)采集和處理，并對(duì)控制對(duì)象發(fā)出調(diào)控命令。柳洪水電站AGC在2臺(tái)獨(dú)立的應(yīng)用服務(wù)器上運(yùn)行，形成冗余配置，見(jiàn)圖1。

2 電站AGC的功能實(shí)現(xiàn)方法

柳洪水電站AGC計(jì)算聯(lián)控機(jī)組有功設(shè)定值采取兩種下發(fā)模式：開(kāi)環(huán)模式下，由操作員確認(rèn)后下發(fā)；閉環(huán)模式下，自動(dòng)下發(fā)且機(jī)組自動(dòng)開(kāi)停機(jī)。

柳洪水電站AGC具有完備的有功調(diào)節(jié)與控制功能，電站AGC具有3種調(diào)節(jié)方式。在有功功率給定方式下，允許電站AGC接收四川省調(diào)、美姑河集控中心、廠站下發(fā)的運(yùn)行有功給定值；在負(fù)荷曲線(xiàn)調(diào)節(jié)方式下，電站AGC只接收四川省調(diào)下發(fā)的負(fù)荷曲線(xiàn)值，且根據(jù)負(fù)荷曲線(xiàn)時(shí)間點(diǎn)調(diào)節(jié)柳洪電站機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷；在全頻率控制調(diào)節(jié)方式下，電站AGC只在站控模式下運(yùn)行，根據(jù)實(shí)時(shí)頻率與目標(biāo)頻率的偏差值，計(jì)算柳洪電站機(jī)組運(yùn)行有功給定值。

柳洪水電站AGC投入運(yùn)行的操作步驟，如圖2所示。

3 聯(lián)控機(jī)組的負(fù)荷分配與調(diào)節(jié)過(guò)程

柳洪水電站AGC負(fù)荷分配步驟：獲取電站總有功設(shè)定值。經(jīng)過(guò)圖2所示的AGC投運(yùn)操作后，AGC程序根據(jù)投運(yùn)的AGC調(diào)節(jié)方式與控制權(quán)限獲取電站總有功設(shè)定值。初步分配總有功設(shè)定值。AGC獲取所有聯(lián)控機(jī)組分配比例系數(shù)和機(jī)組有功分配比例因子，等容量比例分配總有功設(shè)定值。修正初次分配值。判斷初次分配值是否跨振動(dòng)區(qū)，并根據(jù)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)上下限值和分配值可能跨越振動(dòng)區(qū)的方向?qū)C(jī)組進(jìn)行選擇：如果是上跨振動(dòng)區(qū)，則選擇振動(dòng)區(qū)下沿最大機(jī)組；如果分配值大于當(dāng)前不跨越振動(dòng)區(qū)上限，則將該上限作為分配值；如果是下跨振動(dòng)區(qū)，則選擇振動(dòng)區(qū)上沿最小機(jī)組；如果分配值小于當(dāng)前不跨越振動(dòng)區(qū)下限，則將下限作為分配值。確定最終分配值。計(jì)算修正后的分配值與目標(biāo)值的差值，如果差值小于調(diào)節(jié)死區(qū)，則按照當(dāng)前分配值分配，否則對(duì)差值進(jìn)行再分配且考慮功率參數(shù)計(jì)算。合理選擇運(yùn)行機(jī)組。當(dāng)分配值跨振動(dòng)區(qū)后，功率缺額減少數(shù)值大于跨振動(dòng)區(qū)死區(qū)或者跨后功率明顯增加，則選擇1臺(tái)能消除功率缺額機(jī)組進(jìn)入振動(dòng)區(qū)，負(fù)荷分配結(jié)束。

柳洪水電站由機(jī)組LCU和調(diào)速器執(zhí)行有功調(diào)節(jié)。調(diào)度控制權(quán)下的負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程：當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行AGC且分配有功負(fù)荷后，再經(jīng)控制網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議運(yùn)用H9000命令方式將分配值下發(fā)到各臺(tái)聯(lián)控機(jī)組LCU，調(diào)速器先從LCU獲得一個(gè)繼電器接點(diǎn)輸出的“脈沖”開(kāi)機(jī)令信號(hào)，將機(jī)組導(dǎo)葉打開(kāi)，啟動(dòng)機(jī)組，在機(jī)組并網(wǎng)后，LCU通過(guò)繼電器向調(diào)速器發(fā)出增負(fù)荷或減負(fù)荷脈沖，調(diào)速器收到脈沖后，依據(jù)脈沖的寬度和數(shù)量來(lái)調(diào)整機(jī)組導(dǎo)葉的開(kāi)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)組有功功率，實(shí)現(xiàn)AGC“調(diào)控一體化”的功能目標(biāo)。

4 電站AGC安全閉鎖

為保證柳洪水電站AGC可靠運(yùn)行和電廠設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，AGC程序中設(shè)置了相應(yīng)的閉鎖條件。

（1）電站AGC運(yùn)行的安全性檢查。AGC進(jìn)程建立后，只有滿(mǎn)足AGC運(yùn)行條件，才執(zhí)行其功能。AGC程序有“掛起”和“執(zhí)行”2種狀態(tài)。當(dāng)AGC運(yùn)行在開(kāi)環(huán)模式時(shí)，AGC程序?yàn)椤皰炱稹保伙@示聯(lián)控機(jī)組分配的計(jì)算值，并不下發(fā)有功功率負(fù)荷分配指令；當(dāng)AGC運(yùn)行在閉環(huán)模式時(shí)，AGC程序?yàn)椤皥?zhí)行”，AGC才輸出功率分配值和指令。當(dāng)AGC因故自動(dòng)退出或自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，均應(yīng)保持原數(shù)據(jù)值不變，不應(yīng)發(fā)生錯(cuò)誤調(diào)控現(xiàn)象。（2）聯(lián)控機(jī)組安全檢查與閉鎖。參與聯(lián)控的機(jī)組需要滿(mǎn)足以下條件：AGC應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行正常、無(wú)電氣事故、無(wú)機(jī)械事故、遠(yuǎn)方控制方式、機(jī)組處于并網(wǎng)狀態(tài)或開(kāi)機(jī)啟動(dòng)且滿(mǎn)足開(kāi)機(jī)至并網(wǎng)條件、機(jī)組LCU在線(xiàn)等。當(dāng)以上任一條件不滿(mǎn)足或者機(jī)組開(kāi)停機(jī)不成功或者機(jī)組有功功率在40s內(nèi)沒(méi)有調(diào)節(jié)到調(diào)節(jié)死區(qū)，機(jī)組都會(huì)自動(dòng)退出“聯(lián)控”。電站AGC自動(dòng)退出程序并運(yùn)行在AGC開(kāi)環(huán)模式下的情況：并網(wǎng)母線(xiàn)頻率低于48Hz或者高于52Hz；監(jiān)控系統(tǒng)與GIS測(cè)控系統(tǒng)通信故障；聯(lián)控機(jī)組或單控機(jī)組在并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)有功測(cè)量故障；聯(lián)控機(jī)組或單控機(jī)組安穩(wěn)裝置停機(jī)令動(dòng)作；互備冗余應(yīng)用服務(wù)器均出現(xiàn)故障。（3）負(fù)荷擾動(dòng)閉鎖。當(dāng)電站AGC功能退出時(shí)，程序自動(dòng)將實(shí)發(fā)總有功值拷貝給“全廠總有功給定值”、“調(diào)度總有功給定值”；當(dāng)電站AGC控制權(quán)為“站控”時(shí)，程序自動(dòng)將實(shí)發(fā)總有功值拷貝給“全廠總有功給定值”。這樣電站AGC在不同調(diào)度模式切換時(shí)將不會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)。

5 結(jié)論

柳洪水電站AGC實(shí)現(xiàn)了“調(diào)控一體化”的功能目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)電站調(diào)控一體化的過(guò)程中將發(fā)揮重要作用。

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作者簡(jiǎn)介：劉雋（1983-），男，四川省成都人，電氣工程師，從事水電站電氣技術(shù)管理工作。