瀑布沟水电站特大型机组AGC安全技术

冯 迅，彭 放，汤 琦，黄 勇

（1.中国水利水电科学研究院，北京100038；2.国电大渡河大岗山发电有限公司筹备处，四川石棉625409；3.国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川汉源625300）

瀑布沟水电站位于四川汉源县境内大渡河干流上，装有6台容量600MW的特大型机组，是四川省的骨干电站。瀑布沟电站选用北京中水科水电开发有限公司的H9000 v4.0计算机监控系统，在此平台上开发了自动发电控制功能（AGC），接收省调能量管理系统（EMS）下发的全厂有功给定指令，实时分配和调节机组的有功，使全厂的实际出力与调度给定命令相一致。

瀑布沟电站是典型的特大型水电站，担负电网实时调频的任务，相对于其他特大型水电站，其对生产安全的要求更高，AGC必须有冗余的系统设计，制定严格详细的安全保护策略，防止误操作，消除各种突发异常情况造成的问题和故障。

同时，电网对于系统安全保留容量有严格的要求，AGC的分配必须兼顾到安控切机容量需要。

瀑布沟电站AGC在H9000 v4.0计算机监控系统的基础上建立了完善的架构，分别制定了安全和功能约束、异常监视和应急处理，并将安控切机容量要求结合到AGC分配算法中，兼顾了上述各方面需求。

1 AGC总体框架和功能设计

1.1 AGC系统结构

四川省调向瀑布沟H9000监控系统上位机下达全厂有功目标值，AGC程序运行在监控系统上位机的两台应用程序服务器PBGAPS1和PBGAPS2上，两台服务器为完全冗余，并且互为热备，主控和备用状态可由操作员手动切换。两机AGC程序的计算保持同步，但只有主控服务器对6台机组LCU出口下令。当主控服务器故障退出时，备用机自动切为主控，若两台应用服务器均发生故障退出监控，AGC功能也将自动退出，如图1所示。

图1 AGC系统结构

2 保护性策略

为了保障电网和机组设备长期安全、稳定的运行，AGC功能设计要全面。在进行任意功能的投退和切换操作时，不能误下令，不能对机组的状态和出力产生不利干扰，确定全厂和机组安全运行AGC的闭锁条件。如果设备发生事故和故障时能立刻退出相应设备的AGC成组状态，切换到人工控制；当运行过程中出现突发的异常情况，如调度指令错误、实时数据采集故障时，AGC必须能够以恰当的方式处理应急。

2.1 AGC功能约束设计

（1）在全厂AGC功能为退出时，其他功能开关会被自动复归（机组成组复归为单机，机组闭环复归为开环）。这样，要退出全部AGC功能只需退出全厂AGC功能开关即可。

（2）要使AGC进入省调控制状态必须满足：AGC已经进入执行状态、AGC省调控制权投入、闭环控制方式投入。

（3）操作流程规定功能开关的投入必须按照如下5步顺序进行操作：投入全厂AGC功能开关→全厂有功给定模式投入→各机组AGC有功成组投入→全厂AGC省调控制权投入→AGC闭环控制投入。

（4）为了防止AGC功能在从退出到投入的切换过程中，全厂给定值发生突变而造成负荷波动，在AGC不在执行状态时，令“全厂AGC有功人工给定值”、“省调AGC有功给定值”均跟踪全厂的实发总有功。

（5）为了防止厂内和省调控制权切换过程中发生给定值突变，令控制权在厂内时，“省调AGC有功给定值”跟踪“全厂AGC有功人工给定值”，而控制权在省调时，“全厂AGC有功人工给定值”跟踪“省调AGC有功给定值”。

（6）运行AGC的应用服务器主站监控系统故障退出后再次启动时，AGC功能自动退出。

2.2 AGC逻辑闭锁

2.2.1 机组AGC成组可控的运行条件

机组投入AGC成组，机组不在人工检修或试状态，机组处在并网发电状态的一系列条件组合，调速器正常运行的条件组合，监控LCU状态正常的条件组合，无各种机组机械事故和电气保护正常的条件组合等。

2.2.2 全厂AGC执行必须满足的运行条件

AGC应用服务器状态正常，所有非检修机组PLC网络状态正常，电网各线路保护正常的条件组合，与省调通讯正常相关的条件组合等。

2.3 AGC异常处理［4］

AGC对于突发事故故障的应对策略有退出AGC功能和将AGC暂时挂起两种处理方式。AGC退出是指彻底将AGC功能开关全部置为复归，当重新投入AGC时必须手动操作；而后者则仅仅在程序中跳过AGC的主计算程序流程，使得AGC暂时失效挂起，待异常解除后再自动恢复执行。

无论是退出AGC功能还是将AGC挂起，都将对导致异常的原因报警。

2.3.1 有功给定错误的处理方式

（1）当AGC全厂有功给定值在全厂等值禁运区内时，若给定值距离最近的禁运区边界值大于8MW，将AGC挂起；小于8MW，则令其等于该边界值。

（2）当全厂有功给定值与当前全厂实发值间的差值（ACE）超过设定的单步调节上限（设为300MW）时，将AGC挂起。

（3）当全厂有功给定值大于全厂可调容量上限（可调机组容量上限之和+单机机组实发值之和），且超出大于5MW，将AGC挂起；超出5MW以内，令其等于上限值。给定值小于可调容量下限的情况也按类似方法处理。

2.3.2 水位异常的处理方式

库水位是进行机组最大出力和振动区计算的基本参数，必须保证其有效性。

AGC设置了自动读取水位和人工设置水位两种方式，平时设置为自动读取方式，这时每秒钟读取1次水位计上送水位数据点，并令人工设置的水位值跟踪该值自动变化。但当水位计上送水位数据通道发生故障，或前后两次自动读取的水位值突变超过1m时，AGC自动切换为人工设置水位方式，开始读取人工设置的水位值。

2.3.3 线路频率异常的处理方式

当母线频率大于50.05Hz且省调给定值为向上增负荷，或母线频率小于49.95Hz且省调给定值为向下减负荷时，将AGC挂起。

2.3.4 机组数据采集故障的处理方式

（1）当机组在发电态时，若检测到本机组有功功率数据通道故障或机组出口断路器通道质量故障，将AGC挂起。如果相隔一个计算周期（4s）后数据恢复正常就继续运行，如再次检测到故障，立刻将AGC退出。

（2）当机组显示不在发电状态和检修状态，但读取到该机组有功实发值却大于20MW时，采取第1次让AGC挂起，第2次让AGC退出的处理方式。

（3）当单台机组连续两次采集（相隔1s）的有功实发值相差100MW以上，超出机组可能的最大爬坡率，应立即将AGC退出。

2.3.5 机组有功调节超时的处理方式

机组PLC收到AGC发出的有功调节命令后5min内若仍无法将有功调节到位，则将上送机组有功调节超时信号，AGC收到此信号后将该机组切到AGC单机控制，但不影响其他机组的AGC成组运行。

3 安控切机功能的实现

在出现某些紧急事故时，电网必须采用切除断面潮流的方法保证系统安全稳定。

根据机组实时状况，运行人员可以选择机组投入安控切机模式，对于参与安控并且AGC成组可控的第i号机组，应保留最小的容量值平均分配，即

N保i=（P安-P安非AGC）/n

式中P安为电网要求的全厂安控保留总负荷；P安非AGC为参与安控切机，但未参与AGC控制的机组的实发有功之和；n为参与安控并且AGC成组可控的机组台数。若在i机组的一个振动区内，则令等于该振动区的上边界值。

将设为第i号机组AGC的有功控制下限，即可使得该机组负荷分配结果不小于此值，从而保证足够的安控保留容量。若大于机组当前有功容量上限，则无法达到安控要求，AGC发出“安控容量不足”报警。

4 结语

自2011年9月AGC投入省调实际控制以来，运行情况良好，保证了瀑布沟特大型电厂的正常生产，并对电网的安全稳定提供了有力支持，对今后大型水电站和机组的AGC功能设计具有一定的借鉴意义。

［1］刘维烈.电力系统调频与自动发电控制［S］.北京:中国电力出版社，2006.

［2］龚传利，黄家志，潘苗苗.三峡右岸电站AGC功能设计及实现方法［J］.水电站机电技术，2008，31（3）:26-28，35.

［3］孔德宁，朱华，单鹏珠，等.龙滩电站自动发电控制安全性策略［J］.水电自动化与大坝监测，2010，34（2）:9-12.

［4］龚传利，黄家志，姚志凌.三峡右岸电站AGC安全性策略［J］.水电自动化与大坝监测，2008，32（1）:34-36，46.