火电厂自动发电控制（AGC）试验及运行技术

2014-11-05师延平祁延强

电子技术与软件工程 2014年18期

师延平　祁延强

摘要

本文主要在火电厂自动发电控制（AGC）技术的发展历程及现状这一基础问题上进行了分析探究，对AGC的运行原理及具体方式进行了分析，并结合AGC试验的实际情况，对常规性的AGC运行技术及其优化技术进行了深入分析。常规式的AGC试验中包含了控制总调节功率的相关技术及指令分工原理，通过对火电厂AGC试验及运行技术的分析与进一步探讨，对其现状进行了综合评测，并对其未来发展趋势做出了一些展望。

【关键词】火电厂自动发电控制试验运行技术分析

作为火电厂电网调度发电机并进一步进行控制的重要组成部分，AGC能够有效促进电网的有功率式控制，作为保障电网系统频率质量及实现互联电网的联络线交换功率式控制形式的重要技术，科学合理化的AGC运行策略及技术可以全面提高电网安全平稳可持续化运行。

1 AGC的控制原理与试验

1.1 AGC控制原理

控制措施及策略是AGC控制系统中的重要组成部分，将控制措施看作是一个整体，频率偏差和联络线功率的偏差等其他输入信息分别记为ΔE与ΔF，AGC机组内的新增加变化的调节功率则记作ΔP。各部分共同组成AGC控制整体，其运行模式如图1所示。

1.2 AGC试验

按照种类可将火电厂机组AGC试验分类，即开环、闭环及开环本地三类。一般而言，常规式单元机组控制模式中的AGC试验多采用开环形式。当发电厂机组已有一定AGC基础，电网调度控制系统已实现自动化时，AGC试验多采用闭环形式。若发电厂机组已有一定AGC基础，但电网调度控制系统仍为手动形式时，AGC试验沿用开环形式。而当电厂机组不具备任何AGC基础，并且控制在本地进行时，多通过调整机组负荷设定数值与负荷变化速率的方法，进行开环本地试验模式。

现有的火电厂机组的自动发电控制试验，大多会先进行开环本地AGC式试验，从而获得大致试验曲线及参数。参考数据，核对机组控制系统是否能够适应机组进行协调控制时的负荷变动，同试验标准及其AGC性能（如机组反应速度、控制灵敏度等等）进行比较。若满足上述问题，再看走开后续开环AGC试验。

2 AGC试验的具体步骤

结合火电厂自动发电控制系统现状，对AGC具体试验步骤进行深入分析。

2.1 AGC试验开始前的基础准备工作

首先，应当全面确保电厂机组的负荷处于安全范围，能够较为平稳的运行。

其次，应当保障电厂机组的协调控制系统已经投放使用，且对其进行负荷变动等相关方面的测试，确保其运行负荷变动在正常范围内。不论采用的是什么形式的模拟量控制系统，均应保证其基本的自动控制功能，且调节质量全面满足DL/T657-2007等相应技术规范的要求。

此外，应确保电厂机组处于50——100%MCR的工作情况时保持平稳运行，将机组的一次调频这类功能解除。

2.2 AGC试验的具体步骤

（1）以本地控制的形式，对机组的控制型号进行相应转化。使用电网数据相适应且能够进行自动化调度的数据采集及监督控制系统（即SCADA），确定并最终下达控制指令（变化形式主要为阶层跳跃式，负荷变动的幅度控制在50MW左右）。最后核对机组协调控制系统所受到的控制指令是否与电网调度系统发出的指令是否保持一致。

（2）同样以DL/T657-2007为参考，进一步实施自动发电控制负荷跟随试验，通常负荷的有效范围应当控制在规定值的50-100%以内。把机组负荷全部转移到试验负荷区域，并在电厂机组的协助下，全面投入并掌控AGC活动与性能。在AGC系统中，机组的符合范围应当控制范围应保持在70-100%。

由电网调度通信中心或者预先设置好的UCC负荷设定控制回路负责试验指令的发布，以1.5%/min或2.0%/min（前者使用直吹式制粉系统机组作为配合，后者使用中储式制粉系统机组配合）的速率，取负荷变动量比率值10%，以斜坡形式连续型调整负荷指令数值。在数值满足预定目标后且稳定在3min以后，再反向实施负荷变动试验，两组试验各重复1-3次，选择代表性的试验数据作为主要参考。

（3）如果遇到电网调度通讯中心发出的指令及信号损坏或质量较差，则协调控制系统会生效，自动停止AGC功能，并自动转换成本地控制的形式。

2.3 AGC试验技术应用结果

按照电网实际工作需要，对AGC系统机组也提出了相应要求，常见的包含了容量、速率及精度等方面的调节。如果仅从以上部分来控制AGC系统工作质量，则还存在部分缺陷，故结合DL/T657-2006内相关内容，额外对试验容量品质、等级等进行评测，最终形成完善的火电厂AGC系统，优化取得的效果如表1所示。

根据表1可以看到，火力发电厂中使用AGC系统进行试验并进一步优化以后，试验对象的质量有了明显提升，因而可以在实际工作当中推广使用。

3 AGC运行技术的优化

3.1 AGC运行技术优化策略

AGC运行技术的动态式优化，主要以预测负荷为基本理念，以各项控制性能指标达到要求以及安全质量达标为条件，针对所选目标对象的最优化，在之后的工作当中使用AGC机组对其进行动态化优化，属于较为在确定AGC机组调节功率后较为直接的控制方法，且该方法一定程度上具有超前性和预测性。

针对AGC运行技术的优化，目前还处于不断的探索中，目前具有一定实用性的优化策略包含以下几种：

（1）以内点法为基础，结合互联电网性能评价体系，对AGC进行控制。最优化CPS1指标后，将其作为目标函数，并进一步综合分析提供功率的平衡、机组调节性能等方面约束条件，最终求出最优的AGC调节指令，将这部分指令进行整合，最终结合实际情况科学合理应用。endprint

（2）考虑到AGC动态优化时，制定具有一定时效性，因而可以使用粒子群算法求解，实现动态优化机组调节指令的目的，该方法同PID控制法相比具有更优秀的效果。此外，利用神经网络在一段时间内对AGC频率进行预测，同样可以为机组指令的动态优化提供重要参考。

现有的AGC动态优化技术，还处于不断发展完善的过程中，部分优化策略还没有进行全面考虑，针对AGC运行的动态情况以及系统频率的变动等多方面考虑均存在部分缺陷。另外，由于AGC动态优化工作需要的时间较长，怎样针对多个时间段进行优化也是需要考虑的问题。

3.2 AGC运行技术未来发展分析

尽管现有的AGC及运行技术有了一定基础，但是在经济发展的带动下，以电力市场分析、计算机技术、控制技术等为代表的电力行业中的各项技术均有了巨大变化，因而AGC及运行技术也应该进行相应的调整，结合上述内容，对其未来优化方向进行分析，从而把握火电厂AGC及运行技术的长远发展。

（1）将AGC技术同其他各类控制技术的融合，每种技术均存在不同优点与缺点，因而后续优化工作，可以针对各类技术的融合进行探究，比如模糊PID及神经PID两部分技术的互相结合等等。

（2）可持续发展观下，能源结构的调整，会给相应使得火电厂AGC工作内容发生一定变化，因而在往后的AGC研究当中，如何利用新能源的调节功能对现有系统进行优化，是保障AGC频率质量良好、提高电网接受新型能源的综合能力所需要考虑的重要方面。

（3）针对多个不同时段内的负荷预测工作，传统式AGC，一定程度上具有明显的控制滞后性，所以AGC机组间的互相配合还较少，工作形势也较为单一。应当对AGC机组功率调节动态化优化技术进行改进，从而实现获利发电机组、快慢AGC机组等不同机组互相统筹协调，实现超前控制。这也是逐渐进行全面考虑的研究问题之一。

4 结束语

作为火电厂电力系统中不可或缺的研究部分，AGC及其运行技术具有重要意义，本文主要对火电厂AGC试验及运行技术进行了应用分析，对AGC技术的科学合理应用进行了探讨，并针对AGC技术的未来发展趋势进行了合理预测。综合考虑电力行业的市场因素、AGC机组的相互协调及超前控制等等各方面问题，对于优化AGC系统成本，同样具有重要意义。

参考文献

[1]王焰.AGC机组调节性能与补偿算法的研究[D].华北电力大学（北京），2010（05）.

[2]魏强.火电厂自动发电控制的研究[D].华北电力大学（北京），2011（03）.

[3]李云，张晓满，张燕平，吴子豪.自动发电控制试验及其评价方法[J].热力发电，2012（12）.