发电厂自动发电控制(AGC)课件
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自动发电控制（AGC）的基本理论
⾃动发电控制（AGC）的基本理论⾃动发电控制(AGC)的基本理论⾃动发电控(Automatic Generation Control)简称AGC ，作为现代电⽹控制的⼀项基本功能，它是通过控制发电机有功出⼒来跟踪电⼒系统的负荷变化，从⽽维持频率等于额定值，同时满⾜互联电⼒系统间按计划要求交换功率的⼀种控制技术。
它的投⼊将提⾼电⽹频率质量，提⾼经济效益和管理⽔平。
⾃动发电控制有四个基本⽬标：（1）使全系统的发电出⼒和负荷功率相匹配；（2）将电⼒系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；（3）控制区域问联络线交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡；（4）在区域内各发电⼚间进⾏负荷的经济分配。
上述第⼀个⽬标与所有发电机的调速器有关，即与频率的⼀次调整有关。
第⼆和第三个⽬标与频率的⼆次调整有关，也称为负荷频率控制LFC(LoadFrequency Control)。
通常所说的AGC 是指前三项⽬标，包括第四项⽬标时，往往称为AGC 但DC(经济调度控制，即Economic Dispatching Control)，但也有把EDC 功能包括在AGC 功能之中的。
负荷频率控制通过对区域控制偏差(ACE)调整到正常区域或零来实现系统频率和⽹间的联络线交换功率的调整。
ACE 表达式如下：()()()[]S A T S A S A T T K f f B P P ACE -+---=10 (1．1) 试中：A P ,S P 分别表⽰实际、预定联络线线功率；A T 、S T 分别表⽰实际电钟时间和标准时间；A f 、S f 分别表⽰实际、预定系统频率；B 表⽰系统频率偏差系数；T K 表⽰电钟偏差系数。
联络线频率偏差控制⽅式，TBC(Tie Line Bias Control)，ACE 按上式形成；定频控制⽅式，。
CFC(Constant FrequencyControl)，ACE 不含(S A P P -)；定净交换功率控制⽅式CNIC(Constant Net Interchange Control)，ACE 不含(S A f f -)。
自动发电控制
利用调度监控计算机、通道、远方终端、执行（分配）装置、发电机组自动化装置等组成的闭环控制系统，监测、调整电力系统的频率，以控制发电机出力。
它是电力系统调度自动化的主要内容之一。
自动发电控制着重解决电力系统在运行中的频率调节和负荷分配问题，以及与相邻电力系统间按计划进行功率交换。
电力系统的供电频率是系统正常运行的主要参数之一。
系统电源的总输出功率与包括电力负荷在内的功率消耗相平衡时，供电频率保持恒定；若总输出功率与总功率消耗之间失去平衡时,频率就发生波动,严重时会出现频率崩溃。
电力系统的负荷是不断变化的，这种变化有时会引起系统功率不平衡，导致频率波动。
要保证电能的质量，就必须对电力系统频率进行监视和调整。
当频率偏离额定值后，调节发电机的出力以使电力系统的有功功率达到新的平衡，从而使频率能维持在允许范围之内。
所以，自动发电控制是通过对供电频率的监测、调整实现的。
一个大电力系统是由几个区域电力系统通过联络线互联构成。
各区域电力系统按预定计划进行功率交换。
每一个区域电力系统的负荷、线路损耗与联络线净交换功率之和必须与该地区的发电出力相等。
控制指标自动发电控制的功能指标为①电力系统频率偏差(Δf)小于±0.1Hz。
②与邻区电力系统联络线净交换功率保持在计划值。
净交换功率误差的随机电量可以按峰、谷负荷时段计量和偿还。
③保证电力系统时差不超过±5秒,超出时可自动或手动进行修正。
控制方式一般采用联络线净交换功率偏差和频率偏差控制方式(TBC)。
这种控制方式的优点是:各控制地区根据其区域控制误差(ACE)控制地区内的调整电厂,自行平衡其负荷波动。
按静态来说，基本上不波及其他区域；按动态来说，又能支援邻区电力系统。
控制误差一般表达式为ACE i=ΔP ii+kiΔf式中ki为i区域频率特性常数，单位为MW/0.1Hz；Δf为频率偏差；ΔP ii为i区t时刻的功率偏差。
按ACE信号进行控制中,为了校正由ΔP ii产生的随机电量误差ΔE和由Δf产生的时差Δt，ACE可用下式表达当随机电量ΔE积累到一定值时,可按峰、谷时段所积累的电量在规定的h 小时内进行补偿。
AGC-自动发电量控制（AutomaticGenerationControl）
AGC-自动发电量控制（AutomaticGenerationControl）agc自动发电量控制AGC（Automatic Generation Control）是能量管理系统EMS中的一项重要功能，它控制着调频机组的出力，以满足不断变化的用户电力需求，并使系统处于经济的运行状态。
在联合电力系统中，AGC是以区域系统为单位，各自对本区内的发电机的出力进行控制。
它的任务可以归纳为如下三项：（1）维持系统频率为额定值，在正常稳态运行工况下，其允许频率偏差在正负（0.05——0.2）Hz之间，视系统容量大小而定。
（2）控制本地区与其他区间联络线上的交换功率为协议规定的数值。
（3）在满足系统安全性约束条件下，对发电量实行经济调度控制EDC（Economic Dispatch Control）。
1.控制方法控制电压形成电路的基本部件是 AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。
放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。
当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。
uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。
放大电路增益的控制方法有：①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数β。
②在放大器各级间插入电控衰减器。
③用电控可变电阻作放大器负载等。
AGC电路广泛用于各种接收机、录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称自动电平控制；用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制。
2 . 绝对值AGC控制系统过程计算机同时向AGC提供目标厚度及预设定辊枫缝，并且应用厚度计原理，使AGC调整辊缝得到目标厚度。
3. 动态型AGC控制系统其核心是通过实时测量压力增量值来计算下一步的辊缝设定增量值，然后通过APC实现AGC控制功能的系统。
自动发电控制
3
AGC的基本目标
4
自动发电控制的任务
在满足安全发电的各项限制条件下，以迅速、经济的方 式控制整个水电站的有功功率，以满足系统的需要。
5
自动控制遵循的基本原则：
一是安全可靠：安全可靠控制包括满足电力系统对安全发 电的要求和机组安全运行的要求。 二是迅速经济：迅速经济控制即对全站有功功率。
10
常用名词术BF CCS DCS DEB DEH
制 EMS
Area Control Error
区域控制偏差
Automatic Generation Control 自动发电控制
Boiler Fellow
锅炉跟随
Coordinated Control System 协调控制系统
FTC Flat Tie-line Control
定联络线功率控制
PLC Power Load Controller 电厂负荷控制器
RB Run Back
机组甩负荷
RTU Remote Terminal Unit 远方终端单元
SCADA Supervisory Control and Data Acquisition 数据采集与监视
Distributed Control System 分散控制系统
Direct Energy Balance
直接能量平衡
Digital Electric Hydraulic Control 数字电液控
Energy Management System 能量管理系统
11
常用名词术语(2)
FFC Flat Frequency Control 定频率控制
TBC Tie-line Load Frequency Bias Control 联络线功率频率偏差控制
AGC的基本目标
4
自动发电控制的任务
在满足安全发电的各项限制条件下，以迅速、经济的方 式控制整个水电站的有功功率，以满足系统的需要。
5
自动控制遵循的基本原则：
一是安全可靠：安全可靠控制包括满足电力系统对安全发 电的要求和机组安全运行的要求。 二是迅速经济：迅速经济控制即对全站有功功率。
10
常用名词术BF CCS DCS DEB DEH
制 EMS
Area Control Error
区域控制偏差
Automatic Generation Control 自动发电控制
Boiler Fellow
锅炉跟随
Coordinated Control System 协调控制系统
FTC Flat Tie-line Control
定联络线功率控制
PLC Power Load Controller 电厂负荷控制器
RB Run Back
机组甩负荷
RTU Remote Terminal Unit 远方终端单元
SCADA Supervisory Control and Data Acquisition 数据采集与监视
Distributed Control System 分散控制系统
Direct Energy Balance
直接能量平衡
Digital Electric Hydraulic Control 数字电液控
Energy Management System 能量管理系统
11
常用名词术语(2)
FFC Flat Frequency Control 定频率控制
TBC Tie-line Load Frequency Bias Control 联络线功率频率偏差控制
自动发电控制
CCS
DCS DEB
Coordinated Control System
协调控制系统
分散控制系统 直接能量平衡
DEH 制
EMS
Digital Electric Hydraulic Control 数字电液控
Energy Management System 能量管理系统
常用名词术语(2)
TBC
Tie-line Load Frequency Bias Control 联络线功率频率偏差控制
OVER
常用名词术语(1)
ACE AGC AVC BF
Area Control Error
区域控制偏差
Automatic Generation Control 自动发电控制 Boiler Fellow Distributed Control System Direct Energy Balance EMS包含：自动稳定
控制(ASC)、自动发电控制（AGC) 、自动电压控制 (AVC)三大控制系统。
AGC的基本目标
自动发电控制的任务
在满足安全发电的各项限制条件下，以迅速、经济的方 式控制整个水电站的有功功率，以满足系统的需要。
自动控制遵循的基本原则：
一是安全可靠：安全可靠控制包括满足电力系统对安全发 电的要求和机组安全运行的要求。 二是迅速经济：迅速经济控制即对全站有功功率。
FFC FTC PLC RB
Flat Frequency Control Flat Tie-line Control Power Load Controller Run Back
定频率控制 定联络线功率控制 电厂负荷控制器 机组甩负荷
自动发电控制(AGC)的原理及应用
自动发电控制（AGC）的原理及应用编写：黄文伟贵州电力调度通信局2005年9月目录1. 概述 (3)1.1.AGC的作用 (3)1.2.AGC的目的 (3)1.3.AGC的意义 (4)1.4.AGC的地位 (4)2. AGC的基本原理 (4)2.1.负荷频率特性 (6)2.2.机组功频特性 (6)2.3.系统频率特性 (8)2.4.独立系统调频 (9)2.5.自动调频方法 (11)2.6.联合系统调频 (12)3. AGC的系统体系 (14)3.1.系统构成 (14)3.2.控制回路 (15)3.3.与能量管理系统的关系 (15)3.4.与其他应用软件的关系 (15)4. AGC的控制原理 (16)4.1.控制量测 (16)4.2.净交换功率计划 (17)4.3.区域控制偏差 (17)4.4.区域控制方式 (19)4.5.ACE滤波、补偿及趋势预测 (19)4.6.负荷频率控制 (20)4.7.在线经济调度 (20)5. AGC的控制方法 (21)5.1.机组控制方式 (21)5.2.控制区段与策略 (22)5.3.区域需求 (23)5.4.机组功率分配 (24)5.5.机组期望功率 (25)5.6.机组控制校验 (27)5.7.基点功率计划 (28)5.8.AGC工作流程 (29)6. AGC的控制性能标准 (30)6.1.区域控制标准（A／B） (30)6.2.控制性能标准（CPS） (32)7. AGC的控制对象 (33)7.1.电厂控制器 (34)7.2.机组控制单元 (34)7.3.RTU控制装置 (35)7.4.机组运行状态 (35)7.5.控制器信号接口 (36)8. AGC的操作与监视 (37)8.1.运行操作方式 (37)8.2.运行监视状态 (37)8.3.备用容量监视 (38)8.4.控制性能监视 (39)8.5.运行状态监视及告警 (40)8.6.人机交互界面 (41)1.概述自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)，通常简称为AGC，是建立在以计算机为核心的能量管理系统（或调度自动化系统）及发电机组协调控制系统之上并通过高可靠信息传输系统联系起来的远程闭环控制系统。
自动发电控制AGC
Ø 三次调频
发电机有功功率经济分配。主要任务是经济、高效地实施功率 和负荷平衡： （1）以最低的开、停机成本安排机组组合； （2）在发电机组之间经济地分配有功功率，使发电成本最低。 或发电成本与输电成本（网损）之和最低； （3）为预防电力系统故障时对负荷的影响，在发电机组之间合 理地分配备用容量； （4）在互联电力系统中，通过调整控制区之间地交换功率，在 控制区之间经济地分配负荷。
p 三次调频不仅要对实际负荷的变化作出反映，更主要的是要根 据预计的负荷变化，对发电机组有功功率事先作出安排； p 三次调频不仅要解决功率和负荷的平衡问题，还要考虑成本或 费用问题，需要控制的变量更多，算法更复杂，控制周期更长。
2.1 AGC基础
（3）区域控制偏差
控制区域（Control Area）：整个电力系统是由多个子系统通过联 络线连接起来的互联系统，每个子系统及其控制中心构成一个控制 区域，每个控制区域的用户负荷由本区域的电源和从其他控制区域 交换的电力来满足。
美国东部
正常状态 警戒状态
故障状态
德克萨斯电网 正常状态 警戒状态 异常状态 故障状态
0.5
法定目标频 严重故障状态 严重故障状态
率带
0.8
故障频率带
1.0
3.0
澳大利亚
正常频率带
负荷变化频 率带 单机故障频 率带
严重故障频 率带 极端严重故 障频率带
中国华东
正常频率带 故障频率带 严重故障频 率带
1 R
+
D
÷ö ø
2.2 频率控制方法
（1）一次调频
机械式调速系统
电气液压式调速系统
2.2 频率控制方法
一次调频的主要技术指标有：转速不等率、调频死区、调频负荷范围。
发电机有功功率经济分配。主要任务是经济、高效地实施功率 和负荷平衡： （1）以最低的开、停机成本安排机组组合； （2）在发电机组之间经济地分配有功功率，使发电成本最低。 或发电成本与输电成本（网损）之和最低； （3）为预防电力系统故障时对负荷的影响，在发电机组之间合 理地分配备用容量； （4）在互联电力系统中，通过调整控制区之间地交换功率，在 控制区之间经济地分配负荷。
p 三次调频不仅要对实际负荷的变化作出反映，更主要的是要根 据预计的负荷变化，对发电机组有功功率事先作出安排； p 三次调频不仅要解决功率和负荷的平衡问题，还要考虑成本或 费用问题，需要控制的变量更多，算法更复杂，控制周期更长。
2.1 AGC基础
（3）区域控制偏差
控制区域（Control Area）：整个电力系统是由多个子系统通过联 络线连接起来的互联系统，每个子系统及其控制中心构成一个控制 区域，每个控制区域的用户负荷由本区域的电源和从其他控制区域 交换的电力来满足。
美国东部
正常状态 警戒状态
故障状态
德克萨斯电网 正常状态 警戒状态 异常状态 故障状态
0.5
法定目标频 严重故障状态 严重故障状态
率带
0.8
故障频率带
1.0
3.0
澳大利亚
正常频率带
负荷变化频 率带 单机故障频 率带
严重故障频 率带 极端严重故 障频率带
中国华东
正常频率带 故障频率带 严重故障频 率带
1 R
+
D
÷ö ø
2.2 频率控制方法
（1）一次调频
机械式调速系统
电气液压式调速系统
2.2 频率控制方法
一次调频的主要技术指标有：转速不等率、调频死区、调频负荷范围。
AGC
ACE = ß * (f - f 0 ) + (P - P0 )
ACE控制性能考核标准
负荷频率控制的考核标准目前有两种，即CPC 标准和CPS标准。 1、20世纪60年代以来，电力工程界一直采用 CPC标准作为负荷频率控制的考核标准。 2、1997年北美可靠性委员会（NERC）采用 CPS标准作为负荷频率控制的考核标准。
AGC控制过程
其它电力系统 信息 通道 调度中 心AGC SCADA RTU
。
。 。
CCS PLC
。 。 。 。 。 。
RTU
PLC
CCS
AGC程序设计中存在的不足
没有考虑火电机组辅机启停时对机组的影响（如火电 机组起停磨、风机等）
山东电网AGC调度管理
运行的 200MW 及以上容量的机组必须具备 AGC功能 , 新投产 100MW及以上容量的机组必须具备 AGC功能，并满足山东电 网机网协调技术要求（规程第103条）。 发电厂因设备消缺等原因不能按规定投入AGC功能时，由发 电厂值长向值班调度员提出申请，经同意后方可退出。当 AGC功能退出后，机组按调度计划出力曲线接带负荷。机组 AGC功能因故紧急退出，发电厂值长应立即汇报省调值班调 度员（规程第105条）。 新投产或技改后的机组，在正式移交试生产前，必须进行AGC 相关试验 省调和发电厂均应按文件中核定的AGC技术参数在各自系统中 设定，运行中不得单方面修改机组的AGC技术参数。 发电厂应尽量提高AGC机组自动化投入率，保证机组及时正确 响应省调控制命令，严禁发电厂设置控制命令死区和调整量等 行为。
频率偏离额定值的危害
高频 低频 频率崩溃
负荷频率控制
一次调整：由发电机调速器执行，对短周期负荷变化
自动发电控制(AGC)
3
电力系统频率质量对社会和电力企业的影响
电网频率是电能质量三大指标之一，电网的 频率反映了发电有功功率和负荷之间的平衡 关系，是电力系统运行的重要控制参数，如： 1.频率波动对发电厂设备的影响 2.频率波动对用户设备的影响 3.频率质量改善对经济效益的影响
4
电力系统频率指标和控制要求
一基准频率和频率的正常范围
电力系统频率是同步发电机转速的函数：
ƒ= RMPp / 120
RMP是发电机的转速，单位是（转/每分钟）。 p是发电机的极数。
120是将分钟转换为秒、极数转换为极对的转换系数。 电力系统频率又可以用同步发电机角速度的函数来
表示： ƒ = ω / 2π
8
发电机的转子运动方程为： MT–Me = ΔM = Jdω /dt
基准频率是由设计确定的，中国、西欧、澳大利亚、 日本的一部分的电力系统基准频率为50Hz；而北美、 日本的另一部分的电力系统的基准频率为60Hz。
确定频率的正常控制范围应考虑三个重要因素：
1.对发电、用电设备经济性的影响，使其能发挥最佳 的效率。
2.对故障状态下频率允许范围的影响，当电力系统中 发生故障时，频率不越出相应故障状态的频率允许 范围。
负荷频率特性
电力系统负荷的变动将引起频率的变化，而系统频率的变 化又会造成负荷功率的变化。这种负荷功率跟随频率变化 的特性称为负荷的频率静态效应。
PL
PLN
n
i
i0
f fN
i
13
负荷频率特性系数
D为负荷的频率调节效应系数
D
P f
D*的数值取决于电力系统中各类负荷的比重，因此D*是一个随时
2
AGC的目的：
维持电力系统频率在允许误差范围之内，频率偏移累积误 差引起的电钟与标准钟之间的时差在规定限值之内；
电力系统频率质量对社会和电力企业的影响
电网频率是电能质量三大指标之一，电网的 频率反映了发电有功功率和负荷之间的平衡 关系，是电力系统运行的重要控制参数，如： 1.频率波动对发电厂设备的影响 2.频率波动对用户设备的影响 3.频率质量改善对经济效益的影响
4
电力系统频率指标和控制要求
一基准频率和频率的正常范围
电力系统频率是同步发电机转速的函数：
ƒ= RMPp / 120
RMP是发电机的转速，单位是（转/每分钟）。 p是发电机的极数。
120是将分钟转换为秒、极数转换为极对的转换系数。 电力系统频率又可以用同步发电机角速度的函数来
表示： ƒ = ω / 2π
8
发电机的转子运动方程为： MT–Me = ΔM = Jdω /dt
基准频率是由设计确定的，中国、西欧、澳大利亚、 日本的一部分的电力系统基准频率为50Hz；而北美、 日本的另一部分的电力系统的基准频率为60Hz。
确定频率的正常控制范围应考虑三个重要因素：
1.对发电、用电设备经济性的影响，使其能发挥最佳 的效率。
2.对故障状态下频率允许范围的影响，当电力系统中 发生故障时，频率不越出相应故障状态的频率允许 范围。
负荷频率特性
电力系统负荷的变动将引起频率的变化，而系统频率的变 化又会造成负荷功率的变化。这种负荷功率跟随频率变化 的特性称为负荷的频率静态效应。
PL
PLN
n
i
i0
f fN
i
13
负荷频率特性系数
D为负荷的频率调节效应系数
D
P f
D*的数值取决于电力系统中各类负荷的比重，因此D*是一个随时
2
AGC的目的：
维持电力系统频率在允许误差范围之内，频率偏移累积误 差引起的电钟与标准钟之间的时差在规定限值之内；
AGC自动发电控制
AGC自动发电控制（一）AGC的基本功能随着电网的发展，仅靠主调频厂的调频容量很难适应电网频率的调整要求，即使在同一时间内动用多个电厂参与调频，由于所需信息分散在各地难以综合考虑优化控制，无法全面完成调整经济功率分配方面的任务，因此现代电网二次调频大多采用自动调频方式。
自动调频不但速度快，可以保持电网频率在额定值上下允许范围内运行，而且可按最优原则分配参与二次调整的各台机组的功率，使电网潮流分布经济、安全，同时对联络线功率的控制也很有利。
我国目前电网自动化能量管理系统（EMS）中的自动发电控制（AGC），则可较好地完成下列任务：1.调整全网的发电出力使之与负荷需求的供需静态平衡，保持电网频率在正常范围内运行。
2.在联合电网中，按联络线功率偏差控制，使联络线交换功率在计划值允许偏差范围内波动。
3.在EMS系统内，AGC在安全运行前提下，对所辖电网范围内的机组间负荷进行经济分配，从而作为最优潮流与安全约束、经济调度的执行环节。
4.在电网故障时，AGC将自动或手动退出运行。
而在非事故情况下，当电网出现功率缺额和频率下降，或当电网负荷下降且频率上升时，AGC均可具有自动开停机组的功能。
因此若抽水蓄能电厂采用AGC及其自动开停机或转换运行工况的功能，将大大增加抽水蓄能机组的事故备用和调峰作用。
（二）电厂AGC控制模式设定1.AGC电厂端的控制环节（1）利用水电厂的单机控制这种控制方式调度中心直接控制单机。
该方式下由于调度中心的AGC程序不能充分考虑水轮发电机间的经济分配，一定程度上影响电厂经济运行的积极性。
（2）利用水电厂的集中控制水电厂的集中控制方式主要建立在水电厂有比较成熟的计算机的基础上，调度中心AGC的控制命令为全厂总的功率设定值，传送到水电厂计算机监控系统的上位机，然后由厂站计算机系统根据机组的经济运行原则并考虑各种机组限值，将总出力命令分配给各机组。
对梯级水电站可以通过流域计算机控制系统的上位机实现AGC 系统分级分层过程控制。