某水電站AGC控制策略優化分析

張芯萁，廖偉，唐祥宇

某水電站AGC控制策略優化分析

張芯萁，廖偉，唐祥宇

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 615000）

為提高水電站AGC調節性能，結合電廠的實際需求，在深入分析AGC調節過程控制策略的基礎上，分別就AGC與機組LCU配合、AGC可控上限邏輯判斷、一次調頻與AGC的配合、機組振動區分配策略與安控切機最小功能配合等方面進行策略優化分析。

水電站；AGC；控制策略；策略優化

自動發電控制（AGC）系統是電網調度自動化系統最為基礎的核心功能之一，其通過控制調度區域內發電機組的有功功率，使發電功率自動跟蹤負荷變化，維持系統頻率為額定值，維持電網聯絡線交換功率，以實現電力供需的實時平衡，保障電網的安全、經濟、優質運行。

1 AGC控制策略問題分析

1.1 AGC與機組LCU配合失調

2019-05-06T15：16，某電廠一次調頻動作正常，之后電網AGC下發全廠有功設定值，由2 124.4 MW設置為2 205.6 MW，電廠側AGC設定值生效并進行了AGC分配，且分配正常，但#1機組有功設定值未生效，仍維持原設定值。

后續分析其原因為#1機組本應根據負荷分配向上穿越振動區，站內AGC下發#1機組有功設定值新值為309.6 MW（當前值為199.8 MW，一次調頻動作后，實發值為2 196 MW，根據該電廠AGC單機有功設值梯度限值參數為90 MW，在機組有功實發值的基礎上增加90 MW）。由于設定值變化幅值109.8 MW超過機組有功閉環調節允許的變化幅值（100 MW），#1機組有功設定值未執行下發指令。

1.2 AGC可控上限邏輯判斷問題

2020-07-15T23：01，某電廠因上游梯級電廠泄洪，尾水位上升導致機組運行水頭降低。在AGC無新下發設定值情況下，因電廠調速器為開度調節模式，監控有功調節到位后延時閉鎖調節，導致機組有功隨機組水頭下降而減少，從而導致電廠全廠出力偏離計劃值。運行人員為恢復全廠出力，因此申請退出有功偏差較大機組的單機AGC進行手動調節。根據AGC現存控制策略，全廠AGC可控容量上限為投入AGC機組最大出力與未投入AGC機組當前出力之和，單機AGC退出后，因其出力小于600 MW，全廠AGC可控容量上限變小，此時電網側下發設定值超過全廠AGC可控容量上限，導致全廠AGC異常退出。

1.3 一次調頻與AGC配合問題

某電廠AGC調節過程為：監控系統接收電網下發的AGC負荷調節指令，經主機AGC程序運算后分配至各投入AGC功能的機組。機組有功調節由LCU有功PID+調速器開度模式完成，即LCU程序運算后開出有功增、減脈沖至調速器，調速器在開度模式下相應增、減導葉開度給定，通過調整導葉開度的方式調整機組有功負荷。

一次調頻是調速器系統的基本功能。機組頻率越過設定的一次調頻死區后，調速器系統自發進行頻率響應調整機組有功負荷，穩定機組頻率直至重新回到一次調頻動作死區內。

起初電廠AGC與一次調頻配合策略為：兩者調節量不疊加，AGC指令優先。有AGC指令時退出機組一次調頻功能，AGC調節結束后投入機組一次調頻功能，機組一次調頻動作期間閉鎖機組LCU程序運算，致使調頻性能有所欠缺。

1.4 振動區策略與安控切記策略配合不完善

目前AGC安全校驗策略中，會在每個周期對各機組的分配值進行校驗。如果分配值小于機組最小出力則自動將該機組分配值修改配值修改為該機組最小出力，如果機組分配值大于機組最大出力，則自動將該機組分配值修改為該機組最大出力。

2019-10-24T06：53，當該電廠出力超過2 500 MW時，安控切機最小限制標記啟用。根據當前AGC程序策略，所有切機機組的有功分配值需大于等于400 MW，AGC程序邏輯中將所有切機機組單機可調容量下限調整至400 MW。機組AGC有功分配值受此限制，因此立即將#1、#3機組有功分配值調整至400 MW，全廠總有功隨著#1、#3機組有功增加而越限，造成全廠總負荷與調度設定值相差大于200 MW，全廠AGC異常退出。安控切機最小限制功能啟用前后AGC分配值變化如表1所示。

當前AGC程序計算機組可調容量下限的方法沒有綜合考慮機組振動區與安控切記策略之間的配合關系。當電廠出力超過2 500 MW時，投切記壓板的機組單機最小功率為 400 MW，計算可調容量下限為400×5＋20＝2 020 MW。但機組當前水頭的振動區對應的機組出力為304～504 MW，此時機組可調容量最小值應取振動區上限值504 MW。由于單機可調容量下限的計算并未考慮振動區的影響，導致上送調度的全廠出力下限與實際全廠出力下限不符，導致調度下發的設定值無法分配。安控切機最小限制功能啟用前后可調容量上限如表2所示。

表1 安控切機最小限制功能啟用前后AGC分配值變化

總負荷/MW#1機組/MW#2機組/MW#3機組/MW#4機組/MW#5機組/MW#6機組/MW 安控切機最小限制啟用前分配值2 490279569.5285.8239565.5550.2 安控切機最小限制啟用后分配值2 728400569.5400239566.5550.2

表2 安控切機最小限制功能啟用前后可調容量上限

可調容量上限/MW可調容量下限/MW 安控切機最小限制啟用前值3 600120 安控切機最小限制啟用后計算值3 6002 020 安控切機最小限制啟用后正確值3 6002 540

2 AGC控制策略改進優化

2.1 AGC與機組LCU配合策略優化

主要從以下兩個方面對AGC設定值及機組LCU設備值變化幅值邏輯進行優化：①將站內AGC的單機有功設值梯度限值由90 MW修改為60 MW，同時將小負荷分配范圍參數由90 MW修改為60 MW；②優化機組LCU有功設定的變化幅值邏輯，將相鄰兩次有功設定變化幅值不超過100 MW及有功設定與實發值之差大于30 MW的邏輯修改為有功設定值與有功實發值之差小于150 MW，解決了AGC與機組LCU配合失調的邏輯缺陷。

2.2 AGC可控上限邏輯判斷優化

電網側未下發新設定且退單機AGC會導致AGC超出可調容量上限報警的情況下，可采取退出申請全廠AGC，將各機組有功人工設值，使新水頭參與新的開度計算，根據負荷調整結果調整運行方式。

另一方面，可通過完善調度設定值越全廠AGC可控容量上限報警邏輯，例如在報警值中增加20 MW裕量，給予運行人員人為發現異常之后進行干預的反應時間。

2.3 一次調頻與AGC協調優化策略

優化策略為：機組一次調頻應與AGC、監控指令相互協調，一次調頻動作期間不能閉鎖AGC、監控系統指令，當一次調頻動作期間接到新的AGC、監控調節指令后，機組應能執行新的AGC、監控系統指令。為了防止調節失控，電廠側應新增在系統頻率偏差較大情況下抑制AGC方向調節指令功能，當電網頻率低于額定頻率給定門檻時（0.1 Hz），電廠應不執行AGC減負荷指令，當電網頻率高于給定門檻時，電廠應不執行AGC加負荷指令。

2.4 振動區策略與安控切記策略配合邏輯完善

通過修改AGC源程序，對源程序進行以下優化：①由于在高水頭下安控切機最小限制在振動區范圍內，低水頭工況下安控切機最小限制在振動區范圍外。因此修改切機機組的最小出力取值為振動區上限與安控切機最小限值中的最大值。②在安控切機最小出力限值功能啟動后，且未收到調度新下發的設定值之前，不執行AGC設定值安全校驗策略，不自動觸發負荷重新分配，維持當前運行方式。接收到新下發的AGC設定值后，再根據新的機組可調容量進行再分配，分配后重新再啟動分配值安全校驗。

3 結語

某電廠在AGC策略優化后，經在實際運行中觀察，AGC調節的穩定性有所增強。當然，AGC控制策略的優化，不可能解決所有問題，這需要機械部件的持續改造才能徹底改善。AGC控制策略的優化是結合電網和電廠的實際需求，隨著技術的進步、經驗的積累而逐步完善的過程。希望此次AGC控制策略改進過程的分析梳理，能夠為水電同行提供經驗借鑒。

［1］常輝，楊紅江，盧亞萌.天生橋一級水力發電廠AGC控制策略改進分析［J］.水電與新能源，2020，34（7）：33-36.

TV736

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.067

2095－6835（2021）01－0165－02

張芯萁（1993—），男，重慶人，本科，初級職稱，研究方向為水電廠運行維護。

〔編輯：王霞〕