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浅析AGC及一次调频控制系统优化
作者：周亮亮 张光玉
来源：《科技视界》2013年第18期
【摘 要】本文介绍吕四港发电厂一期工程4*660MW机组AGC及一次调频系统的性能指标与江苏省电网要求的性能指标的之间的差距；针对存在的差距，对机组AGC及一次调频控制系统所采取的一系列优化措施以及最后所取得的效果。
【关键词】AGC；一次调频；性能；措施；效果
0 前言
为促进发电企业提高运行管理水平，确保电网安全、稳定、经济运行，提高电能质量，江苏省电网于2011年7月1日开始在江苏省内对所有涉网电厂的AGC及一次调频性能指标提出了新的要求，电网加大了对发电厂电能质量的考核，其中AGC及一次调频的性能指标是其中的重点考核内容。为满足电网对AGC及一次调频性能指标的要求，在保证机组安全稳定运行的前提下，对AGC及一次调频系统进行相应的优化，减少电网对发电厂的考核，争取利益的最大化[1]。
自动发电控制（Automatic Generation Control）简称AGC，它是能量管理系统（EMS）的重要组成部分。按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的自动调节装置，实现对发电机功率的自动控制[2]。
一次调频是通过调节汽轮机调门的开度，利用机组的蓄热来快速响应电网频率的变化。为了保证电网的安全经济运行，提高电能质量和电网频率的控制水平，迅速消除由于电网负荷变化而引起的频率波动，电网对机组的一次调频要求越来越高[3]。
1 AGC及一次调频性能指标与江苏省电网要求指标的差距
1.1 AGC调节速率电网实测只有1.3%额定容量/每分钟左右，而江苏省电网要求为1.5%额定容量/每分钟
1.2 AGC调节精度电网实测为0.6%额定容量左右与电网要求日平均调节精度必须达到0.5%额定容量存在一定差距
火电机组AGC及一次调频控制策略优化 刘明阳
发表时间：2018-04-18T11:22:29.990Z 来源：《电力设备》2017年第31期 作者： 刘明阳
[导读] 摘要：作为“两个细则”最重要的两个重要考核内容，一次调频及AGC的调节质量决定着发电企业的精益管理效益。
（华电国际电力股份有限公司十里泉发电厂）
摘要：作为“两个细则”最重要的两个重要考核内容，一次调频及AGC的调节质量决定着发电企业的精益管理效益。在保证机组安全稳定运行的大前提下，如何最大限度地增加AGC-R模式的投入率、提高AGC综合性能指标Kp值以及一次调频质量，从而为发电企业争取到最
大的效益，这就需要对AGC及一次调频策略进行优化。
关键词：协调控制系统；AGC；一次调频；DEH系统；阀门流量特性曲线
1.引言
新中国成立初期，电能便已成为人门生活中的必需品。随社会不断发展与进步，对用电的依赖性不断提高的同时，对电能品质的要求也不断提高。作为国民经济命脉，高品质的电能不仅能提高了人们的生活质量，同时也是企业经济利益的根本保障。
为了对发电企业一次调频功能、自动发电控制（AGC）的监管，国家能源局出台了《区域发电厂并网运行管理实施细则》和《区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》，简称“两个细则”。由各区域能源监管办公室对所管辖的并网机组的相关参数进行监督考评，指标优秀的
发电企业会根据“两个细则”规定获得相应补偿款，因此，此次研究也有利于发电企业精益管理、提质增效。
2.“两个细则”下AGC及一次调频性能指标要求
2.1 AGC补偿考核指标
AGC补偿考核性能指标主要包括AGC投入率及综合性能指标Kp
2.2.1 AGC投入率
AGC投入率的计算公式为：
，
AGC投入率越高，并网机组可获得的补偿款越多。
2.2.2 AGC综合性能指标Kp，Kp值通过K1调节速率、K2调节精度以及K3响应速率计算而成，Kp与AGC投入日补偿款的关系为：
AGC与一次调频讲义
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020 自动发电控制AGC和一次调频
0 前言
根据电监会发布的《发电厂并网运行管理规定》（电监市场[2006]42号）和《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》（电监市场[2006]43号）分别制定了两个文件：《××区域发电厂并网运行管理实施细则》和《××区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》（其中的××代表区域，如“华北”、“华东”），简称“两个细则”。其中对AGC和一次调频的投入率、调节指标的考核标准进行了严格的规定。
1 定义
电力系统频率和有功功率自动控制统称为自动发电控制（AUTO GENERATOR CONTROL简称AGC）。AGC是通过控制发电机有功出力来跟踪电力系统负荷变化，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。基本目标包括使全系统的发电出力和负荷功率相匹配；将电力系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；及控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡。
图1 AGC总体结构示意图
主要有三个闭环控制：机组控制环、区域调节控制环和计划跟踪环，机组控制环由DCS自动实现；区域调节控制的目的是使区域控制误差调到零，这是AGC的核心；区域计划跟踪控制的目的是按计划提供发电基点功率。
2 简介
AGC作为能量管理系统（EMS）的子系统与数据采集系统（SCADA）结合，以AGC/EDC软件包的形式成为SCADA/AGC-EDC系统，实现电网自动调频和有功功率经济分配等功能。SCADA软件系统是AGC软件系统的“工作平台”，其信号主要有三类：遥测信号是被控发电机和区域联络线的有功功率信号经电厂远动终端装置（RTU）、A/D转换送调度中心作为模拟量测量信号；遥信信号指AGC投/切和发电机开/停状态的开关量信号，该类信号经RTU按5us周期扫查送调度中心；遥控信号即中调遥调指令（ADS），该指令由AGC程序运算产生。 跟踪控制
第一篇 自动电压控制（AVC）1. 概述自动电压控制（AVC：Automatic Voltage Control）采用分级电压控制策略实现系统内无功的合理分配、电压的有效调节是电网经济和可靠运行的有效控制方式。目前，大多数电力公司通过SCADA或EMS系统来监控全系统范围内的电压，调度中心利用这些信息作出决策来设定电压控制节点的参考整定值或投切无功电压控制设备。在电厂侧主要由本区域内控制发电机的自动电压调节器（AVR）来完成。为了维持所希望的目标电压整定值，在电厂端的电压控制中采用自动电压控制装置（AVC），借助装置自身的无功优化算法，得到在目标状态下的当前在线可调机组的目标无功，通过闭环控制调节发电机励磁，实现机组无功的调节。从而使系统电压逼近或达到目标值。目的：运行条件改变时，维持电压在允许范围内；正常条件下，改善电网的电压分布，从而使网损最小；2. AVC系统的调度管理2.1. 机组AVC装置正常应投入运行，AVC功能的正常投退，必须在机组稳定工况下，值长在得到省调值班调度员的同意后方可发令运行值班人员进行操作。2.2. 设备停役检修影响机组AVC功能正常投运时，应向省调提出申请，经批准后方可进行。2.3. AVC系统遇有下列紧急情况时，可先将AVC系统退出运行，同时汇报省调调度员，待异常情况处理完毕后与省调联系恢复运行。1).系统事故危及机组安全。1).AVC系统发生故障无法正常运行。2).发电机组检修、启停，或发电机励磁系统不正常、自动励磁调节器未能正常投自动方式（AVR方式）运行。2.4. 开机时，机组并网结束后，检查AVC装置无异常，值长即可向省调汇报申请投入AVC。2.5. 停机时：机组在倒厂用电后，进行发电机解列电气操作前，值长联系省调要求退出AVC。3. AVC系统的投用与退出3.1. AVC功能的投入步骤：3.1.1. 在得值长令后，检查AVC后台机监视画面中无报警。3.1.2. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC上位机运行状态”为“退出”。3.1.3. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC装置运行模式”为“远方”。3.1.4. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC控制状态”为“退出”。3.1.5. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC励磁故障”为“正常”。3.1.6. 在AVC后台机监视画面中中检查“DCS允许投入”为“退出”。3.1.7. 在AVC后台机监视画面中中检查“#1机组增磁总闭锁”绿灯亮。3.1.8. 在AVC后台机监视画面中中检查“#1机组减磁总闭锁”绿灯亮。3.1.9. 在DCS系统的“励磁系统画面”中，点击“AVC控制”按钮打开窗口，点击“机组DCS允许AVC调节”按钮，点击“确定”按钮，此时“机组DCS允许AVC调节”信号亮。3.1.10. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC上位机运行状态”为“投入”。3.1.11. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC控制状态”为“投入”。3.1.12. 在AVC后台机监视画面中中检查“DCS允许投入”为“投入”。3.1.13. 全面检查AVC系统及DCS系统中的AVC功能动作正常后汇报值长。3.2. AVC功能的退出步骤：3.2.1. 在得值长令后，在DCS系统的“励磁系统画面”中，点击“AVC控制”按钮打开窗口，点击“机组DCS允许AVC调节”复位按钮，点击“确定”按钮，此时“机组DCS允许AVC调节”信号灭，点击“取消”按钮，检查信号已复归。3.2.2. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC上位机运行状态”为“退出”。3.2.3. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC装置运行模式”为“远方”。3.2.4. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC控制状态”为“退出”。3.2.5. 在AVC后台机监视画面中中检查“AVC励磁故障”为“正常”。3.2.6. 在AVC后台机监视画面中中检查“DCS允许投入”为“退出”。3.2.7. 在AVC后台机监视画面中中检查“#1机组增磁总闭锁”绿灯亮。3.2.8. 在AVC后台机监视画面中中检查“#1机组减磁总闭锁”绿灯亮。3.2.9. 全面检查正常并复位信号后汇报值长。4. AVC有关运行注意事项1).当发电机进相时，密切注意功率因数、发电机各点温度，温度不允许超过额定值。2).当发电机进相度较深时，注意发电机端部振动。3).当发电机进相度较深时，注意发电机电刷运行情况。4).机组运行中，如需启动大容量6kV设备时，应注意尽可能错开启动时间与电压考核点记录时间（电压考核点每15分钟记录一次），防止大容量辅机瞬间启动时造成电压下降引起电压不合格点。5).当系统出现异常或事故应及时与调度联系退出AVC。6).当我厂低励磁限制动作仍不能满足调压要求时联系调度退出AVC。7).当AVC由远方自动切为就地时，应检查AGC、一次调频功能是否正常，因为AVC、AGC、一次调频这三个功能的远方通信是一个通道，主站与RTU通道异常或中断，导致AVC装置15分钟仍未收到调度下发的控制指令此时AVC控制方式自动切换至“就地”退出远方控制运行，转为本地计划曲线运行，根据预设的电压计划曲线进行AVC调节。此时应联系通信专职进行检查处理。当调度指令恢复正常可联系调度将AVC切为远方控制。8).当AVC功能自动退出时，应检查AVC系统报警，如同时有调节无效信号报警检查是何条件引起闭锁，在确认闭锁原因并检查无其他异常时，可复位信号后再将AVC功能投入。9).运行值班人员应熟悉省调每季度下发的220kv母线电压曲线范围，加强AVC装置运行情况及220kv母线电压的监视和调整，保证电压在合格范围之内。10).当AVC装置因故在退出状态，发现220kv母线电压偏离正常范围时，应立即手动调整发电机无功，保证电压合格，若调整无效，值长应及时汇报省调值班调度员请求协助调整。11).当AVC装置在投运状态，发现220kv母线电压偏离正常范围时，值长应及时汇报省调值班调度员并根据其指令执行。自动发电控制（AGC）1. 功能1.1. 我公司AGC控制逻辑的实现是在CCS控制逻辑的基础上改进而成的，即把AGC控制作为CCS控制系统对机组负荷进行自动控制的最高一级的运行方式，原有的CCS控制功能不变。1.2. 当机组处于CCS方式并且AGC调度指令正确的情况下，当省调发出AGC请求投入信号时，由运行人员在机组协调画面中点击“AGC控制”按钮，使机组工作于AGC方式下，此时机组接受省调发来的负荷调度指令作为功率给定值。1.3. 在AGC投入过程中如果发生调度指令品质坏或者CCS退出，则机组退出AGC方式，并切换到相应的CCS、TF方式。1.4. AGC的投运和退出根据调度的命令执行。2. AGC的调度管理2.1. 机组AGC控制模式由省调值班调度员根据系统情况确定。2.2. 机组AGC功能正常投退，值长在得到省调值班调度员的同意后方可下令操作。2.3. 当机组发生异常或其AGC功能不能正常运行时，运行值班人员应立即汇报值长并得到同意后，可按现场运行规定将AGC功能退出，值长应同时汇报省调值班调度员并做好记录。2.4. 机组在大修或自动化系统检修过后首次投AGC之前必须检查控制信号通道并确认完好，在信号畅通的情况下，不得将AGC控制系统退出。2.5. 设备停役检修影响机组AGC功能正常投运时，值长应向省调提出申请，经批准后方可进行。2.6. 当机组负荷在370MW以上，四套制粉系统运行，机组运行稳定，值长即可省调汇报可以投入AGC功能。3. AGC的投退步骤3.1. AGC投入1).AGC负荷调节区间：低限为370MW，高限为660MW。2).负荷变化率设定：AGC投入时要求的负荷变化速率每分钟应不低于额定负荷的2%， AGC调节速率最终根据AGC有关性能试验数据确定，具体设定值按公司规定执行，禁止运行人员随意更改AGC调节速率。3).接调度命令要求或征得调度同意方可投入AGC，同时检查AGC满足投入条件后，在DCS“机组协调控制”画面中点“AGC”按钮投入AGC，检查 “AGC”已投入。此时机组AGC控制模式已经正常投入，负荷指令随调度指令变化。3.2. AGC退出1).接调度命令要求或征得调度同意方可退出AGC；2).在DCS“机组协调控制”画面中点“AGC”按钮退出AGC，检查 “AGC”已退出。机组变为CCS控制模式，此时机组AGC控制已经退出，机组负荷根据调度口头命令设定。4. AGC运行期间注意事项1).注意AGC负荷指令、负荷速率的变化情况以及机组调节情况，如因煤质热值发生较大变化，手动干预调节仍不能维持，则应及时联系热工维护人员检查处理。2).对于再热汽温度要重点关注，当AGC指令持续增加时，应及时调整再热器减温水及烟气挡板，防止再热汽温度在升负荷过程中长时间超温。3).当机组AGC指令较长时间停留在负荷限制值的上限、下限或其它负荷值时，应及时联系调度确认AGC指令是否正常；若省调端AGC负荷指令区间正常，则应立即热工维护人员检查处理。4).值长要了解机组负荷阶段性的变化趋势和一般规律，运行人员应密切关注AGC负荷指令的变化情况，及时做好负荷大幅度变化情况下制粉系统的启停工作，保证AGC的正常调节。5).在机组负荷接近AGC调节上限值时，运行人员需加强监视，特别是制粉系统的运行状态，尽量减少扰动的发生。若发现运行参数异常应及时退出AGC控制模式，并进行必要的调整。严禁机组运行参数长时间超限。6).当主、辅设备性能不能满足负荷速率时，及时解除AGC并汇报值长，值长应及时与调度沟通。7).当由于煤质差及设备缺陷等原因，导致机组负荷无法带到AGC的指令负荷时，值长应及时与调度沟通。8).当机组运行中AGC因故退出，待运行调整或检查处理正常后，要注意联系省调及时投入AGC，以保证AGC的投运率符合省调考核要求。第三篇 一次调频1. 概述1.1. 我公司机组一次调频控制方式为DEH+CCS，即DEH内额定转速与汽轮机转速差通过一定函数计算后直接动作调门，CCS进行补偿，保证机组负荷满足电网要求。1.2. CCS内的一次调频补偿逻辑：当一次调频动作后，CCS根据电网频率信号，经过死区处理后得出的一次调频负荷，叠加到协调控制回路的主调节器上，补偿汽机负荷变化对锅炉的影响。2. 一次调频调度管理2.1. 在系统正常运行时，机组投入“CCS”状态后一次调频功能必须投入。2.2. 机组一次调频功能正常投退，值长在得到省调值班调度员的同意后方可下令操作。2.3. 当机组一次调频功能不能正常运行时，运行值班人员可按现场运行规定将一次调频功能退出，并立即汇报值长，值长同时汇报省调值班调度员并做好记录。3. DCS系统中一次调频投退步骤3.1. 一次调频投入1).检查“机组协调控制”画面中的“机组控制模式”为“CCS”或“AGC”状态。2).在DEH系统“TURBINE CONTROLLER”画面点击“FREQU INFL”按钮，检查一次调频投入信号正常。3.2. 一次调频退出1).在DEH系统“TURBINE CONTROLLER”画面点击“FREQU INFL”按钮，检查一次调频切除信号正常。
