自动发电控制（AGC）的结构分析和应用

祁杰 赵斌

摘 要：自厂网分离、竞价上网后，AGC成为连接电网和电厂之间的桥梁，厂网之间的密切协作既保证了电网的稳定运行和负荷的灵活调度，又使电厂发电机组高效运转。本文着重介绍AGC技术和AGC在电网和电厂的应用。

关键词：频率；AGC；CCS

电力系统有功功率和频率自动控制系统称为自动发电控制（Automatic Generation Control）简称AGC。

AGC的目标：

（1）保持区域间净交换功率在计划值。

（2）维持系统频率50Hz，并在允许的误差范围内。

（3）在保证区域间净交换功率和系统频率在计划值的条件下，以经济最优化原则安排机组处理，使系统更经济的运行。

1 AGC的结构

AGC由能量管理系统（EMS）、远方终端单元和机组协调控制系统组成。EMS通过远方终端单元（RTU），将控制信息传递给电厂机组协调控制系统（CCS），由CCS完成AGC对机组出力的调节。

AGC通过调节区域内各电厂发电机组的功率，使用电负荷变化和发电机组功率波动而形成的区域控制偏差（ACE）不断减小，直至为零的过程。这个控制过程是一个多变量、串级调节闭环反馈控制系统。其中，负荷分配器是串级调节系统的外回路控制器，即主控制器，承担系统调节的细调。负荷分配器依据频率偏差、发电机出力和其它信号，按照一定的调节规律，分配各机组输出的有功功率。负荷分配器设在区域电网调度处。

机组控制器是串级调节系统的内回路控制器，即辅控制器，承担系统调节的粗调。根据负荷分配器设定的有功功率，使机组实发功率与设定有功功率一致。機组控制器的功能由机组CCS实现。

2 AGC信号传递和电力系统调频

从发电机组CCS到地区中调EMS的上行信号有9个：机组功率调节运行方式（就地/远方）、AGC允许、机组输出功率、机组最大出力限值、机组最小出力限值、机组当前升负荷速率（MW/min）、机组当前降负荷速率（MW/min）、机组指令增闭锁、机组指令减闭锁。从EMS到发电机组CCS的下行信号有4个：机组功率设定值管理SPM（set point management）状态信号、发电机功率设定值、切除机组远控模式、投入机组远控模式。EMS与RTU之间通过电力通信系统实现信号传递， RTU与CCS之间通过电缆实现信号传递。

电力系统调频有三种调频方式。一次调频采用CCS+DEH联合方式，由发电机组自身实现。CCS的锅炉主控利用前馈通道，快速改变燃料量，从而改变锅炉负荷和补充锅炉的蓄热损失，CCS的汽机主控经过短时的延迟后，去维持机组负荷直至频差信号回到死区。DEH在快速响应频差信号，通过修改流量指令直接改变调门开度。机组的一次调频功能具有快速性、持续性、稳定性的特点。

二次调频是机组通过一次调频无法完成时，由AGC调节机组的有功功率，从而将频率偏差控制到允许的范围内。

三次调频以经济最优化原则，依据超短期、短期负荷预测结果，分配用电负荷组成中，变化周期最长、变化幅度最大的负荷部分。电力系统有功功率最优分配的内容包括机组组合和经济调度。机组组合决定哪台发电机组运行、哪台发电机组停止；经济调度是运行机组应用等微增率原则或购电成本最小原则，实现用电负荷在各机组之间的最优分配。

3 AGC的实施标准

调节速率是AGC控制性能的一个非常重要的指标。锅炉的热惯性和汽轮机的迟延，使机组在AGC控制时有惯性特性。电网对机组AGC响应速度和调节品质的考评标准分为扰动负荷标准和平稳负荷标准。？

扰动负荷标准分为NERC新标准和B1、B2。NERC新标准规定，在扰动负荷发生后10分钟内，ACE必须回到扰动前水平或者回到零。B1规定，在扰动负荷发生后10分钟内，ACE必须回到零；B2规定，在扰动负荷发生后1分钟内，ACE必须向绝对值减小的方向变化。

平稳负荷标准分为NERC新标准CPS1、CPS2和A1、A2。NERC新标准CPS1，采用ACE和频率偏差的1分钟移动平均值（MAVG）计算；二者乘积大于阈值时，控制输出是ACE的1分钟移动平均值；NERC新标准CPS2规定，每1小时的ACE平均值均在允许范围内，控制输出为预先给出的ACE最小控制值，或者ACE的1分钟移动平均值。而A1规定在每10分钟内，ACE至少过零一次；A2规定在每1小时内，以10分钟为一固定时段，计算ACE的平均值，该平均值小于允许值。

蒙西电网目前采用A1、A2标准，当具备管理和技术方面的条件时，尝试引入CPS1和CPS2标准进行控制性能评价。为了鼓励AGC机组多参与AGC调节，中调对调节好的机组给予奖励，机组退出AGC运行方式，除了不再享有奖励和补偿外，还要依据退出情况，给予一定的经济处罚。机组退出AGC运行方式之前，需经当值调度员同意。

4 结语

随着集散控制系统DCS、机组协调控制系统CCS和汽轮机电液调节DEH的广泛应用，为机组AGC提供了技术条件。AGC使电网负荷调度、频率调节更灵活便捷。

参考文献：

[1] 包头第二热电厂AGC技术协议书，2014.

[2] 内蒙古西部电网自动发电控制（AGC）运行管理办法.

作者简介：

祁杰（1987-），男，内蒙古人，硕士，助理工程师，从事热工自动控制领域的研究；

赵斌（1985-），男，内蒙古人，硕士，助理工程师，从事热工自动控制领域的研究。