溪洛渡右岸电站AGC功能与策略设计简介

瞿卫华，程　建，刘绍新，李　辉，何宏江

（长江电力，湖北 宜昌 443000）

溪洛渡右岸电站AGC功能与策略设计简介

瞿卫华，程建，刘绍新，李辉，何宏江

（长江电力，湖北 宜昌 443000）

摘要：溪洛渡右岸电站AGC即Automatic Generation Control是南方电网AGC的组成部分，南方电网调控中心的自动发电控制系统计算出溪洛渡右岸电站的需发功率，将此信息通过调度数据网传送到电站监控系统，由溪洛渡电站自动完成发电任务，因此，溪洛渡电站的设计目标可以主要定义为，在满足各项限制条件（边界条件）的前提下，以迅速、经济的方式控制右岸电站的实时有功功率，满足电力系统的需要，同时提高电站的自动化控制水平。

关键词：溪洛渡右岸电站；计算机监控系统；自动发电控制

0　引言

溪洛渡右岸电站安装9台额定出力770MW的机组，多年平均发电量572亿kW·h，500 kV主接线采用3串4/3断路器和2串3/2断路器接线，接受南方电网总调度中心及备调、云南省调及备调的调度。

溪洛渡电站监控系统采用中水科技H9000 v4.0，该监控系统AGC功能在三峡电站有较为成功的投运经验，在溪洛渡电站的投运，是该功能针对金沙江流域“调控一体化模式下”的重新设计后的首次投运，对该功能来讲是又一次挑战，同时，溪洛渡右岸电站机组容量属南方电网旗下的超大型机组，在电网运行中承担基荷和腰荷，如果机组负荷较大波动，对于电网冲击是很大的，因此，在AGC设计时，其自身安全平稳及对系统指令的迅速响应是基本要求，同时，为了电站经济运行，需采用适当分配策略保证效率最优。

1　AGC的功能设计

1.1 AGC运行模式

（1）开环模式

开环模式下AGC只进行负荷分配计算，分配值不自动下发。操作员在机组联控画面中点击“设定值确认”按钮后，AGC分配值下发给机组；当AGC负荷分配计算需要进行开停机操作时，会在操作员工作站发出开停机请求，得到操作员认可后向机组LCU发出开停机命令。

（2）半开环模式

半开环模式下AGC会自动将有功负荷分配计算值下发给机组LCU，但开停机功能与开环模式相同，根据AGC负荷分配计算结果向操作员发出请求，得到操作员认可后向机组LCU发出开停机命令，如果3次拒绝后，开停机请求将被清除，并报警“开停机请求被清除”，且报警“功率有偏差”。

（3）闭环模式

闭环模式下AGC的分配值和开停机命令都是自动下发，每次开停机只有1台，不需要操作员干预。

1.2 AGC调度模式

溪洛渡的调度模式分为：南网、梯调、站控3种模式。

当电站AGC控制权设置为“南网”时，电站接受南方电网下发的给定值。仅当电站AGC运行在有功给定方式时，南方电网才能下达总有功给定值。

当电站AGC控制权设置为“梯调”时，电站接受梯调下发的给定值；仅当电站AGC运行在有功给定方式时，梯调才能下达总有功给定值。

当电站AGC控制权设置为“站控”时，当电站AGC运行在有功给定方式时，电站操作员可以设置全厂有功给定值；当电站AGC运行在负荷曲线方式时，有功给定值为当前时间对应时段负荷曲线给定值。

三种模式互斥，投入任一种模式，将自动退出另外两种模式。

1.3 AGC控制模式

溪洛渡电站AGC控制模式包括有功设定值控制模式和频率控制模式，其中，有功设定值控制模式分为有功功率给定和负荷曲线给定两种方式；频率控制模式又分为频率补偿模式和全频率模式两种模式。

操作员在进行模式切换时，需先将原先的模式退出才能投入第二种模式。

（1）有功功率给定方式

在这种方式下，电站AGC将根据给定的电站总有功，调节各机组的有功，AGC读取对应调度模式下全厂有功设定值，程序减去未加入AGC联控机组实发有功值，将剩余负荷在AGC联控机组间分配。

（2）负荷曲线方式

南方电网负荷曲线分为今日负荷曲线、第一日负荷曲线至第十日负荷曲线，负荷曲线分为每隔5 min 1点，一天288点，由南方电网或成都梯调中心通过IEC104协议自动传送至电站监控系统中，传送过程自动完成无需确认，每天23∶55，程序自动将明日负荷曲线值拷贝给今日负荷曲线对应时段。当AGC设定值由“站控方式”切到“曲线方式”后，AGC将在投入前对比当前有功实发值与该区间内调度曲线设定值的差异，如在许可范围内，则自动切全厂有功设定值至负荷曲线设定值模式。与国调要求不同的是，南方电网要求负荷给定值需在整5分钟时下发，无需提前通过插值发分段下发。

（3）频率补偿模式

AGC以总有功设定值为主要调节目标，当母线频率发生偏移时，自动调节有功使频率保持在频率设定值附近，但有功调节幅值不能超过限值。

（4）全频率模式

AGC以稳定母线频率为主要调节目标，且有功调节范围仅受机组可调范围限制

2　AGC的主要算法

2.1负荷分配算法

溪洛渡AGC在下列条件下进行分配计算：

（1）两次有功给定工作值差值大于1MW；

（2）加入AGC联控的机组数量发生变化；

（3）水头变化导致出力计算超过20MW；

（4）未加入联控机组总出力变化超过15MW。

一般来讲，负荷分配算法至少应包括修正等功率分配算法和基于动态规划法的最优效率算法两种算法。溪洛渡电站目前主要采用了前一种算法进行负荷分配，具体算法如下：

程序首先将需要调整的负荷除以参加AGC联控的机组数量，如计算出的商大于设定的步长（40MW），则将商与联控机组当前负荷相加（减）后，平均分配给联控机组，如某台联控机组加（减）上商后，超出分配允许范围则将该部分功率按设定步长循环分配至另外的机组。

如计算出的商小于步长（40MW），则按增40 MW循环分配给联控机组，增有功时，每次循环由设定有功值最小的机组优先增加负荷，每次40MW，直至分配完毕（当然需考虑机组流量特性曲线允许最大最小有功值）。减负荷时，每次循环由设定有功值最大的机组优先减负荷，其他分配策略类似。这样可以在负荷变幅不大时，只有1台或2台机组采用调节，可以防止机组过于频繁调节，同时也可减少多台机组参与小负荷波动造成累计负荷偏差，较好地跟踪有功给定值。

2.2全频率控制算法

AGC以稳定母线频率为主要调节目标，且有功调节范围仅受机组可调范围限制。AGC根据频率偏

2.3自动开机算法

以下任一条件满足时，AGC启动1台备用机组：

（1）总有功设定值大于当前运行机组所能发出的最大出力，且多启动1台机组并重新分配负荷后，各机组所带出力均不小于单机最小出力；

（2）多开1台机组并重新分配负荷后，所提升的全厂效率超过设定的死区；

（3）旋转备用功能投入且实际旋转备用小于设定值，且多启动1台机组并重新分配负荷后，各机组所带出力均不小于最小出力。

AGC可设定机组优先级，负荷调节与机组开停机命令均遵照事先设定的优先级。机组LCU应确保在正常开机过程中，加入AGC的条件始终满足。开机机组并网后，AGC应把全厂出力缺额直接分配给该机组，使全厂总出力尽快达到设定值要求，然后再采用补偿调节的方式调整各机组出力，使其达到最终优化分配值，避免全厂总出力上下波动。AGC应监视机组开机过程，以下条件满足时认为开机失败，报警并选择其他机组继续开机：

（1）AGC发出开机令后10 s内，机组LCU未返回开机流程执行过程中的信号；

（2）机组开机流程执行过程中的信号复位，且机组未到并网态；

（3）机组开机流程执行超过15min，且机组未到并网态。

2.4自动停机算法

以下任一条件满足时，AGC停1台发电机组：

（1）总有功设定值小于当前运行机组所能发出的最小出力，且停1台机组并重新分配负荷后，各机组所带出力均不大于最大出力；

（2）停1台发电机组并重新分配负荷后，所提升的全厂效率超过设定的死区。

AGC应根据事先设定的优先级选择停机机组。针对条件1停机的情况，AGC应首先采用补偿调节的方法，，当该机组有功实测值小于40MW时，向机组LCU发出停机令。针对条件2停机的情况，AGC采用补偿调节的方法，把各机组出力调节至目标分配值，当停机机组有功实测值小于40MW时，向机组LCU发出停机令。AGC开始减停机机组负荷时，应给AVC发出调无功指令，把该机组无功出力转移至其他机组。

以下情况认为停机过程失败，AGC停止停机过程，报警并等待操作员处理：

（1）停机机组减负荷超时；

（2）AGC发出停机令后10 s内，机组LCU未返回停机流程执行过程中的信号；

（3）机组停机流程执行30 s，出口开关仍未断开。

为避免AGC在临界值附近反复开停机，应对各开停机判据增加死区判断。

3　AGC的安全策略

3.1分配值与设定值比对策略

为防止AGC在进行负荷下发时，因计算错误或逻辑错误，下发不正常的有功设定值，从而导致负荷异常波动，AGC在设定值下发时对机组设定值总和与总有功设计值进行了比较，即：溪洛渡右岸电站AGC设定值总和-（联控机组分配值总和+单控机组实发值总和）预先设定的定值，本次分配将不会执行，并报警。

溪洛渡电站在制定该误差定值时，同时考虑了一次调频功能投运后，单控机组负荷可能波动增大的情况。

3.2限值保护策略

限值保护有以下4种情况：

（1）当有功设定值变幅超过预先设定的限值，程序拒绝接受并报警，保持原值不变；

（2）当有功设定值超过AGC有功上、下限值，程序拒绝接受并报警，保持原值不变；

（3）频率设定值变幅越过预先设定的限值，程序拒绝接受，保持原值不变；

（4）频率设定值越过设定的上、下限值，程序拒绝接受，保持原值不变。

3.3水头保护策略

取最近20个采样的有效水头的平均值作为工作水头，若采样水头与工作水头之差大于1.8m，认为此采样无效，并发出采样水头跳变的报警，否则认为是有效水头并纳入计算。若工作水头5min变化大于2m，则认为水头异常变化，报警并退出全厂AGC。

3.4跨振动区策略

为减少机组跨越振动区的次数，当下列调节满足时才选择机组跨越振动区：

（1）机组跨越振动区后，全厂效率的提升超过设定的死区；

（2）修正等功率分配算法下，运行在振动区边沿的机组有功设定值与其他不在振动区边沿运行的机组有功设定值差值的最大值，超过设定的限值。

3.5补偿调节策略

当AGC重新进行分配计算后，可能存在多台机组向相反方向调节的情况，若一次性把最终分配值下发给各机组，可能造成调节过程中全厂总出力上下波动。这种情况下应选择2台反向调节的机组同时按预先设定的步长（40MW）调节，采用分步调节的方式使各机组出力达到目标分配值，确保全厂总出力平稳。

4　溪洛渡电站AGC的下一步完善方向

图1水轮机组合效率曲线

动态规划法应用到水电厂的自动发电控制上来，是将不同的机组数参加运行看成是不同的阶段，然后由最简单的阶段开始，逐一计算出每一阶段的最佳运行状态。前一阶段的运算结果作为下一阶段的已知条件。依此类推，就可以得到各台机组应发的功率。

5　结束语

从三峡电站到溪洛渡电站，中水科技的AGC设计理念与实现方法，是一个承上启下的过程，正如电力行业的其他技术快速发展一样。通过AGC的投运，不仅能快速、智能、平稳的完成调度负荷指令，而且能经济、高效、科学的完成现场的设备控制与电能输出。

中图分类号：TV736

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）07-0037-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.010

收稿日期：2015-04-30

作者简介：瞿卫华（1975-），男，从事水电站自动控制工作。