2×300 MW机组自动发电控制（AGC）功能的研究与应用

孙建明,张　磊,张长茂,周怀斌,王　杰,丁玉璋,（宏晟电热公司，甘肃嘉峪关735100）

2×300 MW机组自动发电控制（AGC）功能的研究与应用

孙建明,张磊,张长茂,周怀斌,王杰,丁玉璋,
（宏晟电热公司，甘肃嘉峪关735100）

【摘要】在对嘉峪关宏晟电热公司2×300 MW机组控制策略的优化完善基础上，进行了自动发电控制（AGC）功能静态和动态试验测试，并对试验数据做了对比分析处理，确定了机组AGC功能的各项指标，最终达到电网要求并正常投入使用，提高了该机组的安全性、稳定性和经济性，为随后新建4×350 MW机组提供参考依据。

【关键词】AGC；协调控制；负荷变动

Research and Application of AGC Function in 2×300 MW Power Generating Unit

SunJianming, Zhang Lei, Zhang Changmao, Zhou Huaibin, Wang Jie, Ding Yuzhang,
(Hongsheng Electrothermal Co., Ltd., Jiayuguan, Gansu 735100, China)

【Abstract】On the basis of control strategy optimization of the 2×300 MW generating unit of Jiayuguan Hongsheng Electrothermal Co., Ltd., static and dynamic tests of the function of automatic generation control(AGC) were carried out, then the test data were compared and analyzed and index of the AGC function were determined, which met the requirements of the public power grid. The system has been normally put into operation, which has improved the safety, stability and economy of the generators and provides some reference for construction of new 4×350 MW units.

【Keywords】automatic generation control；coordination control；load variation

1　前言

嘉峪关宏晟电热公司2×300 MW机组（以下简称宏晟机组），锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-1025/17.5-YM24，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的N300-16.7/538/538型，DCS、DEH系统均采用美国爱默生Ovation 1.8系统。

自动发电控制（Automatic Generation Control）（以下简称AGC）功能试验是在变负荷试验的基础上，由负荷调度中心向机组发送负荷指令，以验证在AGC方式下，协调控制系统及各子自动控制系统响应负荷变动的能力，并验证DCS与网调信号的传输的正确性和可靠性，为宏晟机组投入AGC远动控制提供依据。

根据甘肃省电网两个细则的要求，以及宏晟机组实际需求，于2014年6月份引入AGC功能。

2　试验参照标准

试验参照标准为《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》（DL/T 657-2006）和《甘肃电网自动发电控制（AGC）运行管理办法》。

3　控制策略及方法

为使宏晟机组实际变负荷速率能够满足甘肃电网要求，对各主要控制系统的原参数进行优化整定，对协调控制的控制构架和控制策略进行优化、设计、组态修改及参数整定，对磨煤机入口一次风压等测点安装位置进行优化调整，主要包括以下几方面：

(1)对炉膛负压、给水三冲量、主汽温、磨煤机冷风和料位各调节参数进行了优化整定；

(2)对总风量调节中总风量指令信号来源进行优化设计：将蒸汽量-风量曲线修改为煤量（锅炉主控输出）-风量曲线，并考虑了降负荷过程中风/煤变化先后关系；对调节参数进行了试验整定；

(3)对氧量调节回路进行优化设计：增加了氧量自动投入前的跟踪功能，并对氧量修正范围进行了合理限制；对调节参数进行了试验整定；

(4)对一次风压调节中一次风压指令信号来源进行优化设计：将一次风压设定由常数设定修改为负荷指令-一次风压曲线，其曲线范围考虑了磨煤机出力情况及机组结焦情况；对调节参数进行了试验整定；

(5)对磨煤机热风调节中磨煤机入口一次风压测点安装位置进行了调整，一定程度保证容量风门的线性关系；对调节参数进行了试验整定；

(6)对磨煤机旁路风门调节回路进行了优化设计，既保证了磨煤机分离器出口一次风压，防止粉管堵管现象发生，又保证了磨煤机出力良好（调节磨煤机入口总一次风量）；同时考虑了煤质情况（挥发份高），对自动调节范围进行了限定，以保证分离器出口温度；对调节参数进行了试验整定；

(7)对总煤量计算进行了修正，并考虑了启/停磨过程中的总煤量计算；

(8)对燃料主控设定值逻辑进行了优化，考虑了升负荷过程中风/煤变化先后关系；对燃料主控PID进行了变参数调节优化；对燃料主控自动投入前跟踪回路进行了优化；

(9)对锅炉跟随方式（BF）控制组态进行了优化设计，将原来的间接能量平衡修改为直接能量平衡控制（DEB）[1]- [4]策略，并增加了DEB动态微分前馈；对参数进了试验整定；

(10)对汽机跟随方式（TF）控制组态进行了优化设计，并增加了RB工况下汽机调压PID；对参数进了试验整定；

(11)对协调控制方式的控制架构及控制策略进行了重新设计，将原来的间接能量平衡修改为直接能量平衡控制（DEB）[1]-[4]策略，并在锅炉主控中增加了DEB动态微分前馈、汽包蓄热微分前馈、压力偏差微分前馈、负荷-煤量主前馈及增/减负荷动态前馈；

(12)对协调控制方式下的锅炉主控PID进行变参数设计，并应用模糊控制[5]-[6]、非线性控制等新技术，保证机组压力在动/静态过程中均能够满足标准；

(13)增加锅炉加速信号，确保机组压力及负荷在变负荷过程中能够满足标准；

(14)结合机组一次调频特性，修改滑压曲线。

4　试验内容及试验过程

4.1试验原理

在机组协调控制及各主要自动稳定投入后，将机组负荷变化率分别设定为3 MW/min、5 MW/min、7 MW/min，分别测试机组的实际负荷变化速率，并且机组的主汽压力，主汽温度等主要参数保持稳定；然后机组投入AGC控制，改由省调通过远传信号控制功率，速率设定为7 MW/min，通过自动调节功能，使发电机组实发功率跟随调度指令按要求速率（2%Pe/Min）变化。

4.2主要参数设置

试验过程中，负荷变化率分别设定为3 MW/min、5 MW/min、7 MW/min，负荷上限设为305 MW，下限设为180 MW，AGC指令量程为180～330 MW。

4.3静态试验

本机组协调控制与省调联调模拟量（AI）：AGC指令（210~300 MW）；开关量（DO）：AGC允许、AGC投入。省调下发负荷指令，协调控制能正确接收；协调控制发给RTU的AGC允许、AGC投入信号省调能正确接收，系统具备联调条件。

省调AGC指令同电厂接受指令开环试验数据见表1。

表1　AGC静态试验数据

4.4动态试验

4.4.1试验条件

(1)以下控制系统能够稳定投入：协调控制、给水调节系统、总风量调节系统、氧量调节系统、一次风压调节系统、炉膛负压调节系统、汽温调节系统、磨煤机料位调节系统等。这些系统经过负荷变动试验检验，满足AGC试验要求。

(2)试验记录：采用DCS历史记录站进行数据的收集、追忆与曲线的打印。

(3)试验方案或措施经电厂同意并向省调申请，确定试验时间。

4.4.2试验过程

按甘肃电网要求，在AGC控制方式下，负荷跟随试验在60%～100%MCR负荷范围内负荷指令以不低于2%Pe/min的变化率，连续增、减（或减、增）各一次的双向变动试验。

4.4.3负荷扰动试验过程

AGC负荷联调试验前，先进行了3 MW/min、5 MW/min、7 MW/min设定速率下的负荷变动试验，负荷变化范围为180～300 MW，具体试验数据如表2所示。

表2　负荷变动试验数据

(1) 3 MW/min速率负荷变动试验

按试验要求，机组协调控制投入、滑压控制方式下，负荷扰动试验在240～300 MW负荷范围内负荷指令以3 MW/min的变化率，连续增、减（或减、增）各一次的双向扰动试验。试验过程中送风自动投入、引风自动投入、给水自动投入及磨煤机料位自动投入。

(2) 5 MW/min速率负荷变动试验

按试验要求，机组协调控制投入、滑压控制方式下，负荷扰动试验在180～300 MW负荷范围内负荷指令以5 MW/min的变化率，连续增、减（或减、增）各一次的双向扰动试验。试验过程中送风自动投入、引风自动投入、给水自动投入及磨煤机料位自动投入。

(3) 7 MW/min速率负荷变动试验

按试验要求，机组协调控制投入、滑压控制方式下，负荷扰动试验在200～300 MW负荷范围内负荷指令以7 MW/min的变化率，连续增、减（或减、增）各一次的双向扰动试验。试验过程中送风自动投入、引风自动投入、给水自动投入及磨煤机料位自动投入。

由于负荷变化幅度小，实际负荷变化有一定的迟滞特性，导致小负荷变化时速率偏低。

4.4.4 AGC联调试验

2014年6月27日13:46:11，试验人员配合甘肃省调自动化处对机组的AGC跟随能力进行实际验证试验，试验过程中，机组投协调控制模式和AGC模式，A、B、C磨煤机容量风门投自动模式，机组负荷速度变化率设定为7.5 MW/min，试验数据如表3所示。

表3　AGC联调试验数据

由于负荷变化幅度小，实际负荷变化有一定迟滞特性，导致小负荷变化时速率偏低。

5　试验数据分析及处理

5.1根据试验数据分析，负荷变化速率设定为3 MW/min，实际负荷变化速率最大为2.74 MW/min，最小为2.68 MW/min，平均为2.72 MW/min。试验过程中，机组各项参数保持稳定；

5.2根据试验数据分析，负荷变化速率设定为5 MW/min，实际负荷变化速率最大为4.82 MW/min，最小为4.45 MW/min，平均为4.69 MW/min。试验过程中，机组各项参数保持稳定；

5.3根据试验数据分析，负荷变化速率设定为7 MW/min，实际负荷变化速率最大为6.52 MW/min，舍弃两段5 MW小幅度负荷变化，最小为6.31 MW/min，平均为6.37 MW/min。试验过程中，机组各项参数保持稳定；

5.4根据试验数据分析，AGC跟随试验过程中，负荷变化速率设定为7.5 MW/min，实际负荷变动速率最大为7.07 MW/min，舍弃由于小负荷幅度变化影响速率情况，最小为6.15 MW/min，平均为6.61 MW/min。试验过程中，机组各项参数保持稳定。

6　试验数据对机组运行调整影响

根据负荷变动试验及AGC跟随试验过程分析，机组一次风压力对负荷响应速率影响较大。建议机组正常运行时，应保持一次风压力在合理范围内；由于磨煤机料位测点影响，在容量风门变化幅度较大时，容易发生满磨现象，建议机组正常运行尤其在变负荷过程中，密切关注磨煤机料位变化情况，以防止协调控制及AGC功能解列；

现阶段，A/B两侧送风机动叶反馈偏差在16%左右，为避免自动模式下两侧送风机发生抢风现象，建议在机组停运或满足检修条件时消除两侧偏差；

AGC功能投入后，应加强炉膛负压、总风量、一次风压、汽包水位、磨煤机料位、给煤机瞬时煤量等测点以及送风机动叶、引风机动叶、一次风机变频、磨煤机容量风、冷热风门、给煤机变频等执行机构的日常维护及检修工作。

7　结论

根据优化后的控制策略及方法对宏晟组进行AGC功能试验后的数据处理分析可以得出以下结论：

(1)机组协调控制与中调模拟量与开关量信号传输正确可靠，精度符合甘肃电网要求；

(2)机组负荷正常调整范围为180~300 MW （60%～100%MCR），满足甘肃电网要求；

(3)负荷变化速率设定为7.5 MW/min，实际负荷变化速率最大为7.07 MW/min，最小为6.15 MW/min，满足甘肃电网大于2%Pe/Min的指标要求；

(4) DCS接收到AGC指令变化到机组负荷开始响应时间小于30 s，满足甘肃电网指标要求；

(5)当一次调频动作转速偏差超过±5 r/min（此转速偏差大于正常网频波动范围），暂时屏蔽AGC负荷指令动作，满足甘肃电网要求。

[参考文献]

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[6]诸静.模糊控制原理与应用[M].北京:机械工业出版社.2001：4-8.

供排水

作者简介：孙建明（1976-），男，2000年毕业于鞍山钢铁学院（现辽宁科技大学）工业自动化专业，大学本科，工学学士学位，工程师现从事电厂的热工自动化及热工仪表研究工作。

收稿日期：2015- 01- 08

【中图分类号】TM31

【文献标识码】B

【文章编号】1006-6764（2015）04-0042-04