西北电网AGC调频方式及频率指标分析

3360MW，其中，火电机组容量占 82.14%，水电机组容量占 17.86%。如果将全部容量（6360MW）
的 50%纳入 AGC 控制，可增加 AGC 可调容量 3180MW，提高调节速率 112MW/分，系统频偏系数
约为 131MW/0.1HZ。那么单台 400MW 机组跳闸，周波将下跳 0.305HZ，若将频率调节到考核范
0 引言
近年来随着国民经济的迅猛发展，西北电网用电负荷大幅增长，使电源建设步伐大大加 快，截止 2004 年底，西北电网全网装机容量达 23702MW，全网具备投入 AGC 运行条件的发电 机组容量为 8973MW，可调容量为 3252MW。发电装机容量在逐年增长，参与西北电网 AGC 调频 机组的可调容量并没有显著增长，无法满足电网频率质量的要求，尤其在电网频率处于紧急 状态下时，受西北电网 AGC 调频机组调节容量和调节速率限制，调节时间过长，频率恢复缓 慢，直接影响到电网频率合格率指标。因此，增加西北电网 AGC 的可调容量，提高调节速率， 调整四省 AGC 控制目标和机组分配策略，协调一次调频功能与 AGC 功能的相互配合将是提高 西北电网频率合格率指标的有利措施。
运行方式
最大机组 （400MW）跳闸频 率下跳 0.348HZ
网调正常方式 理想状况下
网 、省 AGC 机 组 50%
容量投 AGC
可调容量 （MW） 500 1220
1626
调节速率 （MW/分）
220 388
654
调整时间 （秒/次）
46.4 26.32
15.61
年合格率损失 （%）
0.0001471 0.0000834
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西北电网 AGC 调频方式及频率指标分析
宋英 吴国伟 李炜东
（西北电力调度通信中心 西安 710048 ）
摘要： 随着西北电网装机容量不断增长，对电网的安全稳定运行要求也越来越高, 本文根据西北电网目前 AGC 运行状况，就电网异常情况下，现有 AGC 可调容量和 调节速率对电网频率合格率影响情况进行分析，认为西北电网网省调 AGC 控制采 用 CPS 考核标准下的 TBC 控制模式，是提高西北电网频率合格率指标的有效措施。 关键词 ：AGC 可调容量 调节速率 年频率合格率 CPS
（MW）
（MW）
2440
776
400
1600
114
100
330
1320
590
392
300
1200
108
40
330
1320
3252
400
1600
频偏系数 （MW/分）
115
2 西北电网 AGC 调频问题分析
目前西北网调 AGC 调频功能能够维持电网频率在考核要求范围内，但频率指标在同行业 对标中处于劣势。主要问题是当电网负荷波动较大或出现异常情况时，发电出力与负荷不平 衡，频率偏差增大，AGC 调频机组可调容量和调节速率不能满足负荷变化要求，使频率恢复 缓慢。制约系统频率合格率指标的因素主要有以下三点：
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的。
（b）理想状态下，将网调所有具备 AGC 功能的水、火电机组的 50%可调容量参与调频，
那么，调节容量为 1220MW，调节速率为 388MW/分，则调节时间为 26.32 秒, 较正常方式调节
时间减少了 20.08 秒。年频率合格率为 99.9999165%，合格率损失 0.0000834%。
率指标的这两大因素中，调节速率的大小起着主要作用。根据表 2 新建机组加入 AGC 可控容
量后，全网可调容量增加 3180MW，比原全网可调容量 1626MW 增加近二倍，而调节速率仅增
加 17.1%，增长比例小，其原因是增加的调节容量中火电机组容量比例大，影响调节速率的
提高。所以加大水电机组投入 AGC 的比例，可大幅度提高 AGC 的调节速率，缩短调节时间，
表 1 为西北网调与各省 AGC 的性能参数。
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网调 陕西 甘肃 宁夏
全网
直调容量 （MW） 9482 7976 5234 3076 23702
（统调）
表 1 西北网调与各省 AGC 的性能参数表
可调容量 调节速率 最大机组容量 最大装机电厂
（MW）
（MW）
功 1453MW
网、省 AGC 机组 50%容量投 AGC 1626
654
133.3
99.99958
加入新投运机组
4806
766
113.8
99.99964
从以上分析可清晰看到，按 2004 年电网机组跳闸引起频率越限的情况，AGC 以不同的运
行方式和调节速率进行调节，会产生不同的调节效果，进而使年频率合格率得到不同程度的
现就上述问题分别进行讨论如下： （1）2004 年度西北电网年频率合格率为 99.9985%，因机组跳闸引起电网频率越限时间 约为 396 秒钟，占全年频率不合格时间（479 秒）的 82.67%，因电网系统试验造成的频率越 限时间仅为 43 秒，占全年频率不合格时间的 8.97%。由此可见，大机组非停是影响电网频率 合格率指标的主要原因，因而减少机组故障跳闸、加快电网在异常情况下频率的快速恢复是 电网频率质量的保证。 （2）经实际测试，当西北电网有功功率出现 100MW 的差额时，就会产生 0.0875HZ 的频 偏，电网频偏系数为 115MW/0.1HZ。在系统异常情况下，单台最大机组（400MW）事故跳闸， 导致电网频率下降 0.348HZ，若将频率调节到频率考核范围内(50.0±0.2HZ)，需调整 0.148HZ 的频率偏差值，折合有功功率为 170.2MW。以下就电网频率异常时不同运行方式下对 AGC 恢 复系统频率时间进行讨论。 （a）按电网的正常运行方式，参与 AGC 调频机组一般为网调直调电厂机组（一台 400MW、 二台 300MW 机组），可调容量为 500MW，调节速率为 220MW/分，需调整时间为 46.4 秒。仅此 一次跳闸，年频率合格率降为 99.99985%，合格率损失 0.0001471%，若按十次异常统计，年 频率合格率降为 99.9985%，可见这种调节速度是远远满足不了电网稳定运行和频率考核要求
则需要调节时间为 15.61 秒，较正常方式的调节时间减少了 30.79 秒。年频率合格率为
99.9999504%，合格率损失 0.0000494%。
（d）目前全网尚未投入 AGC 的大容量机组有公伯峡电厂 2×300MW、蒲城电厂的 4×300MW、
宝鸡二厂的 4×300MW（共计 3000MW）和 2005 年底前新建电厂机组。新建电厂机组容量总计
保证年频率合格率指标。
（e）2004 年西北电网因机组跳闸引起电网频率越限时间约为 396 秒钟，根据 2004 年正
常运行方式统计需有功功率调节 1453MW，以此计算的年频率合格率为 99.99875%，若与正常
运行方式相比可得出结论如表 3 所示。 z 按运行方式（2）的可调速率计算，调节时间为 224.7 秒钟，较正常方式减少 171.3
（c）如将西北各省（区）的可调容量纳入 AGC 调整范围内，即可增加调节容量 812MW。
将其容量的 50%（406MW）参与 AGC 调整，全网可调容量为 1626MW，调节速率为 654MW/分（调
节 速 率 与 各 电 厂 机 组 的 调 节 容 量 和 调 节 速 率 有 关 ， 需 分 段 计 算 ）， 将 频 率 调 整 到 考 核 范 围 内 ，
秒，年频率合格率为 99.99929%，合格率增长 0.00054%；
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z 按方式（3）的可调速率计算，调节时间为 133.3 秒钟，较正常方式减少 262.7 秒， 年频率合格率为 99.99958%，合格率增长 0.00083%；
z 按方式（4）的可调速率计算，调节时间为 113.8 秒钟，较正常方式减少 282.2 秒， 年频率合格率为 99.99964%，合格率增长 0.00089%。
改善，并达到或赶上国内其它区域电网的频率指标。
（3）2004 年西北电网开展一次调频工作，对全网部分机组一次调频性能进行了测试，
参与一次调频的水、火电机组约 16 台，所有参与试验的机组均投入一次调频功能，西北电网
AGC 不投入，公伯峡水电厂 2 号机组带 200MW 出力切机，系统频率在 9 秒钟内从 50.02HZ 降
到 49.883HZ，7 秒钟内频率恢复到 49.93HZ，并维持在该频率约 9 秒钟（一次调频无法使频
率 调 回 到 额 定 频 率 附 近 ），后 因 电 网 负 荷 减 少 使 频 率 有 所 回 升 ，一 分 钟 后 频 率 到 额 定 频 率 附 近 。
从试验结果可以看出，在电网频率异常情况下，仅仅依靠一次调频功能是无法完全起到恢复
1 西北电网 AGC 调频运行现状
西北网调所直调的九座电厂均为西北电网大型水、火电厂，大多数机组具备 AGC 功能， 从地理位置上分布在陕西、甘肃、青海、宁夏四省。大型水电厂是西北电网主力调频厂，它 是 AGC 最为宝贵的资源，对西北电网频率质量的控制有着重要的意义。火电机组仅用于电网 调峰。
截止 2004 年底，西北网调直调电厂中，具备投入 AGC 运行条件的发电机组容量为 6150MW， AGC 可调容量为 2440MW，AGC 可调容量占全网统调容量的 10.3%，陕、甘、宁电网的 AGC 实际 可调容量分别占各省（区）装机容量的 2.8%、11.3%和 2.6%。目前西北电网五省（区）中， 除青海省调外，陕、甘、宁、新四省的 EMS 系统都具备 AGC 功能（新疆为独立电网），其控制 模 式 均 具 备 定 联 络 线 交 换 功 率 控 制（ F T C ）和 定 联 络 线 与 频 率 偏 差 控 制（ T B C ）。西 北 网 调 现 行 AGC 功能采用定频率控制模式（FFC），各省（区）AGC 功能采用定广义联络线交换功率控制模 式 （ F TC ）。
0.0000494
400MW 机 组 跳 闸 全网加入新投运机
频 率 下 降 组,频偏系数为
4806
766
10.77
0.0000341
0.305HZ
131MW/0.1HZ
从以上分析可看出：增加参与全网调频机组的可调容量，加大 AGC 的调节速率，可有效
缩短电网在异常情况下的频率恢复时间，提高系统年频率合格率。但在影响电网年频率合格
围 内 ， 需 调 节 10.77 秒 ， 较 正 常 方 式 的 调 节 时 间 减 少 了 35.63 秒 。 年 频 率 合 格 率 为
99.9999658%，合格率损失 0.0000341%。
各种运行方式下，最大机组跳闸时对频率合格率的影响如下表 2。
表 2 各种情况下 AGC 可调容量、调节速率、调节时间及频率合格率损失对比表
1、 因电网大容量机组跳闸和负荷异常波动引起频率越限，特别是新投运机组，由于机 组设备性能不稳定、机组参数设置不当等因素，影响机组运行的稳定性，使机组解列现象时 有发生。
2、 由于现有 AGC 可调容量和调节速率有限，在频率异常情况下，单纯依靠 AGC 的作用 是无法在短时间内快速恢复电网频率。
3、 因参与一次调频的电厂和机组数量和调节容量有限，与 AGC 的相互配合上又存在协 调一致问题，无法有效发挥一次调频的作用。
表 3 2004 年机组跳闸频率越限时间对应各种运行方式的调节时间与频率合格率比较表
2004 年电网机组
投入容量
可调容量 来自百度文库MW）
调节速率 （MW/分）
调整时间 （秒）
年合格率%
跳闸频率越限
网调正常容量
500
220
396
99.99875
396 秒，折 合有
理想状况下
1220
388
224.7
99.99929
电网频率的作用，只能依靠 AGC 的作用使电网频率快速恢复，所以 AGC 的调节效能直接影响
着电网频率合格率。
3 提高西北电网频率合格率指标的几点改进建议
鉴于上述分析结果，提高西北电网频率合格率应从以下几个方面展开工作： 1、 提高机组运行稳定水平，减少大机组跳闸、甩负荷情况发生。保证机组稳定运行是 电网安全、稳定的先决条件，是电网频率高质量的基础。 2、 将西北四省现有的 AGC 控制目标定为 TBC 模式，控制策略采用 CPS 考核标准下控制 策略，以提高各省 AGC 对全网频率的贡献。为了减少网、省因频率采样不同时而造成超调、 欠调的问题，统一由网调计算各控制区的 ACE，通过计算机通信将各省的 ACE 下发至各省的 EMS 系统。网调根据系统频率和网、省调 AGC 可调容量的大小以及设定的 ACE 死区门槛值确 定各省（AGC）有功功率调节量。 3、 进一步完善新建火电机组的机炉协调系统和水电机组的调速系统，使之尽早发挥自 动发电调节功能，增加全网 AGC 的可调容量和调节速率。 4、 最大限度发挥并网机组的一次调频功能，与全网 AGC 功能相互配合，提高电网频率 控制质量。 5、 在 AGC 对功率进行调节时，机组分配策略应根据 ACE 在正常区域、次紧急区域时采