发电厂NCS系统的AGC过程控制分析

宋 博

(河北华电石家庄热电有限公司，石家庄 050041)

自动发电控制(automatic generation control，AGC)属于能量管理系统EMS 中的重要功能，其控制调频发电机组的总出力来满足动态电力用户的需求，保障电网经济稳定运行。发电厂AGC 调控是一套繁琐的控制链，从中调下发AGC 指令开始到发电机实发功率完成指令值结束。这之间环节众多，不论哪个环节出现延迟或者故障，都会对最终完成指令的响应速度及调节精度产生影响。

1 概述

发电厂AGC 调节现状为省调下发AGC 调节命令通过调度数据网接入电厂NCS 系统远动主机，再通过远动主机下发给AGC 管理单元输出4-20 mA模拟量，通过控制电缆传输至DCS 系统。相应DCS实时将调节后发电机的实际功率上送至AGC 管理单元，通过NCS 系统远动主机规约转换后再由调度数调网上传至省调AGC 系统，完成一次AGC 的调控过程，如图1所示。

图1 AGC 的调控过程

2013年省调自动化处新调度主站投入运行，新主站投运后发现，AGC 遥调数据信号出现“丢失”(DCS 侧收不到调节指令)。省调自动化处根据《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》对不满足AGC 调节指标的发电厂进行考核。

从AGC 指令下发，到NCS 输出发电机调节功率指令值，由指令值再到发电机实发功率实时值上送，这个部分传输过程是没有监控记录的，这部分监控的缺失无益于后期的问题分析、处理、解决。

2 存在的问题分析

2.1 NCS 远动工作站主机通信规约

远动系统主机收到遥调命令后下发给AGC 调节控制模块过程中，AGC 控制输出的逻辑是严谨可靠的。遥调命令通过远动装置从底层返校核对无误后，进入目标值遥调确认环节，不会出现命令丢失而不返校的现象。进一步分析发现省调新调度主站AGC 遥调命令只下发一次，且遥调指令不保持。如果指令在传输过程中出现误码中断等故障，这样将造成命令“丢失”的概率升高。一旦出现遥调指令“丢失”，省调新调度主站则不具备命令重发机制，将会出现AGC 响应时间与响应速度不合格。此现象在遥调指令下发不频繁时，就会严重影响AGC 考核指标(指令影响的百分比升高，如一天仅下发一次调节指令，且指令“丢失”，则当天的不合格率就是100%)。对比原省调主站系统AGC 调节指令15 s 发一次并指令一直保持，即便是在指令传输过程中偶尔出现丢失，延时15 s 后重新接收原保持的指令，对AGC 响应时间影响较小。

2.2 NCS 系统AGC 调节命令监测

AGC 控制是一个繁琐的控制链，省调调度下发遥调命令给省调自动化机房AGC 控制系统，通过调度数据网加密传输至发电厂通信控制室交换机，通过网线连接到NCS 主机。整个数据传输过程中出现数据丢包及网络中断等都无法控制与发现。调度下发的命令无误的传输到远动系统，远动系统再无误的将遥调命令输出到了DCS 系统，火电厂机炉协调控制系统、汽轮机调节与锅炉自动控制系统的调节部分必须保证无误，一次遥调命令才算下发成功，这个闭环控制链不论哪个环节出现问题，都会造成AGC 调节控制时间超时。

发电厂无法记录省调下发的实时数据，也没有送出的历史数据记录供现场分析。当出现中调指令下发过程通信误码及数据网中断造成的数据遗失、发电厂NCS 自动化系统接收输出过程遗失及延迟、DCS 系统收到AGC 指令调节过程延迟等，上述3 种AGC 指令调节失败后，只有被动监视在同一个时刻同一个通信口看到同时记录的数据，作为与省调自动化在出现故障时分析故障原因的依据。出现问题无法分析确定故障原因及故障点，这种状态不利于问题的及时排除，更不利于电网系统的经济、稳定运行。

3 改造方案

3.1 通信规约软件升级

为适应新系统的运行方式，保证AGC 投入后的可靠稳定运行，对NCS 远动工作站主机通信规约软件升级，升级技术要求如下。

a.增加AGC 调节指令保持功能。在收到省调遥调指令后保持，每隔10 s 再次下发给AGC 调节控制模块，直到有新指令更替老指令并继续保持，保证指令不会丢失，按省调AGC 遥调要求1 min 内调节4.4 MW 为合格标准，满足AGC 稳定运行要求。

b.接收省调遥调指令过程中增加防误功能。通过对指令值进行反送，这样在指令接收端完善了AGC 指令传输过程的完整性，从而保障省调下发指令的可靠无误。

3.2 增加AGC 数据调节命令在线监测系统

为解决上述问题就必须在电厂NCS 系统主机侧安装一套AGC 数据监控系统。对省调下发的规约指令值及NCS 系统输出至DCS 的模拟量调节值进行同时采集，并将实时数据就地显示与保存，这样在出现故障时可将故障时间及现象记录在系统内，可及时发现，尽早解决问题，提高AGC 考核合格率，为申请免考核提供依据。此系统由一台工控机显示器及监控软件和数据采集模块等组成，可实现如下功能。

a.通过AGC 在线检测系统网络接口，在线监测中调下发的AGC 遥调命令，并将命令值带时标保存进历史数据库。

b.通过模拟量采集模块采集NCS 输出的4-20 mA 遥调命令值，并带时标保存显示。

c.通过模拟量采集模块采集DCS 输出的4-20 mA 发电机调整后的实发值，并带时标保存显示。

d.通过与卫星同步时钟的接口，与电网系统时间统一，并为实时记录数据提供标准时标。

e.每台发电机所有3 个点的数据全部按数据库格式带时标保存显示，并保证每秒一个采集点的轨迹运算，并可实时显示曲线及历史曲线浏览。全部采集数据可按天保存，以备事故查询分析。

f.AGC 调整时间报警，通过设定调节过程时间值(省中调AGC 调控考核时间)，实现就地告警，并保存告警信息。

4 改造效果

NCS 系统AGC 调节命令在线监测装置的成功投运，对省调下发的规约指令值及输出的模拟量(到DCS 的调节值)同时采集实时数据(带有时标)进行显示和保存，这样在出现故障时可将故障时间及现象记录在系统内，可及时发现，尽早解决问题，保证了AGC 经济、稳定运行的要求，从而提高了机组经济运行水平，保障了电网的稳定运行。

5 结束语

通过AGC 在线监测系统的运行，对电厂自动化系统传输AGC 控制过程的3 个过程段数据进行监测，保证了电厂AGC 功能在正常工作期间实时监测省调AGC 通信状况，并可实时在线监视所有AGC调控数据状态，在发电机调控过程中一旦有故障还可及时分析处理故障点，有利于完成省调AGC 调控的考核，从而保证了发电厂AGC 长期稳定运行和经济运行的要求。