智能電網調度控制系統AGC需求分析及關鍵技術

翟曉佳

【摘 要】火電機組動力裝置的正常運行離不開協調控制系統的調節，協調控制系統的主要作用就是將機組生產過程中每一個環節的能量與質量進行合理分配與調節，保證各個部分的穩定與安全，從而確保整個機組的正常運行。在實際的生產過程中，不同機組的運行狀況會有明顯的差別，因此不同機組的運行參數理應根據相應的實際實時工況進行設置與調整，這就需要利用基于AGC模式的協調控制系統控制功能，在主控制系統的集中調控下匹配控制流程的各相關環節。

【關鍵詞】AGC模式；協調控制系統；火電機組

1.AGC模式控制技術

AGC控制是在傳統的電力系統技術基礎是進化演變發展而來的一種電力控制核心技術，是電力系統現代化的重要組成部分之一，能夠很好的處理電力系統的不確定性與隨機性，極大程度的提高系統的安全與穩定性，AGC模式的控制技術應用方式多種多樣，不同的方式依據不同的技術原理，能夠起到的控制效果也各有不同。

2.協調控制系統

目前的火力發電廠中配備的發電機組基本上已經普及了協調控制系統的使用，協調控制系統最明顯的特點就是能夠夠在電網不斷發生改變的同時還能夠比較好的維持機組負荷保持標準值不變動，這是發電機組能夠正常運行的基本保證。同時如果在生產或者工作過程中出現了某些調頻調峰的要求，協調控制系統的存在能夠使得機爐系統對指令信號及時做出反饋，電網不會因此而產生波動，干擾正常運行，這都是協調控制系統通過實現各部分設備的順序控制、聯鎖控制、自動控制等各種控制功能而達到的功能效果。

協調控制系統的主要結構如圖1所示，主要功能模塊包括負荷指令設定回路以及記錄主控控制回路兩個部分，負荷指令設定回路的主要功能是從外接輸入設備獲得操作人員設置的操作指令，依此回路處理輸入信號生成機組負荷指令，再與機組最大允許出力控制回路的輸出信號進行取小處理，之后將取小處理之后的輸出值送入到機爐主控制回路，同時，控制回路在完成上述這些功能的同時還需要接收處理功率偏差和汽壓偏差兩個誤差信號信號，最終將這些處理過后的信號送入到子系統中去。

機組協調控制方式常見的有四種，分別是手動方式，鍋爐跟隨方式，汽機跟隨協調控制方式，機爐協調控制方式，以鍋爐跟隨方式為例介紹機組協調控制的一般過程：汽機的主要作用是調節機組負荷，鍋爐的主要作用則是不同，其主要是為了調節控制主蒸汽壓力。在工作過程中，如果負荷發生變換，那么機組汽機結構就會收到變負荷的調節指令，將負荷信號與實際負荷進行細致比較就可以馬上得到負荷偏差信號，此時只需要基于比較得到的偏差信號再對汽門進行有效的調節，就能夠合理的監督控制汽量的有效范圍，這調節過程中如果調節調門開度，主汽壓力就會依據調門開度的變化而變化，這就使得主汽壓力實際值會逐漸偏離設定值，產生偏差。該偏差信號通過鍋爐主控器的計算處理就能夠獲取到燃料控制信號和給水控制信號，這兩個控制信號恰好能夠很好的抵消掉主汽壓力偏差。

3.AGC模式下機組協調控制系統存在的問題與優化

某火力發電廠兩臺660MW機組接收AGC信號，通過CCS系統來運算出負荷差，與實際負荷相比較，進行負荷調節。自該協調控制系統投入運行以來，AGC調節品質比較差、出現過一次調頻動作不正確的現象，該次事故造成機組產生較大波動，對機組的各項指標參數造成一定的影響，通過事故故障現場排查，并調閱生產記錄發現出現的主要問題包括磨煤機制粉風量控制差高壓閥門擺動，造成負荷不穩等現象，是本次調頻動作失誤的主要原因，針對這兩個問題進行了深入分析與討論。

3.1 磨煤機制粉風量控制差

AGC功能主要由三個閉環系統實現，包括機組控制環、區域調節控制環以及計劃跟蹤環，其中機組控制環通過DCS系統完成，區域調節控制這是最為關鍵的環節，他的功能是保證區域控制誤差為零，計劃跟蹤控制則是依據計劃設計發電基點功率。能夠對AGC響應時間產生影響的主要原因實際上由于鍋爐響應的遲延，這一現象主要出現在制粉過程當中，中間貯倉系統對于增加燃燒率的反應速度最快，鋼球磨煤機則比其反應速度稍微慢一點點。通常各電廠采取的提高制粉系統反應速度的方法是增強煤量和一次風量的前饋作用，充分利用磨煤機內的蓄粉，迅速改變給煤量，改變鍋爐燃燒率，減少純遲延時間。實際測試過程中，火電機組實際負荷升到70%以上時，汽輪機主控輸出達到了100%，不能正常提供負荷調節功能，無法滿足AGC調節要求。

可以從兩個方面尋找解決該問題的措施，優化協調控制系統的調節功能，第一個方面是將原本比較小的主汽壓力設定值增加一定比例，原因是在負荷快速變化的情況時雖然主控輸出能夠一定程度上快速反應，卻因為主汽壓力設定值過低而導致自動邏輯PID參數出現積分飽和，高壓調門變為全開狀態，顯然是不注意實現負荷調整的功能的。另一方面由于現場磨煤機容量風門性能差、故障率比較高，經常出現一些意想不到的特殊故障情況，增加閥門的響應時間，限制風量的調整程度，使得負荷不能成功得到有效地調節。因此綜合考慮各方面情況，需要對汽機主控、鍋爐主控邏輯采取優化設計，增強煤量和一次風量前饋作用，不斷的對機組設備各項功能參數進行調整，杜絕PID參數積分飽和現象的發生。

3.2高壓閥門擺動、負荷波動

該裝置運行正常時，蒸汽輪機高壓力控制閥處于順閥狀態，協調功能、控制功能和自動負荷頻率調制等主要功能都處于成功實現狀態，而當機組負荷下降一半時，機組高壓力控制閥條門就出現多次擺動，負荷也隨之出現波動現象，給機組的正常運行帶來安全隱患，必須排除該現象出現的具體原因，采取處理措施進行優化。

結束語

本文首先介紹了AGC模式以及協調控制技術的基本概念，重點對協調控制系統的重要性、組成結構、工作原理進行了分析，在此基礎之上通過實際生產過程總結了磨煤機制粉風量控制差、高壓閥門擺動、負荷波動等問題，并針對性地提出了解決問題的優化措施。

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（作者單位：國網太原供電公司）