智能电网调度控制系统AGC需求分析及关键技术

翟晓佳

【摘 要】火电机组动力装置的正常运行离不开协调控制系统的调节，协调控制系统的主要作用就是将机组生产过程中每一个环节的能量与质量进行合理分配与调节，保证各个部分的稳定与安全，从而确保整个机组的正常运行。在实际的生产过程中，不同机组的运行状况会有明显的差别，因此不同机组的运行参数理应根据相應的实际实时工况进行设置与调整，这就需要利用基于AGC模式的协调控制系统控制功能，在主控制系统的集中调控下匹配控制流程的各相关环节。

【关键词】AGC模式；协调控制系统；火电机组

1.AGC模式控制技术

AGC控制是在传统的电力系统技术基础是进化演变发展而来的一种电力控制核心技术，是电力系统现代化的重要组成部分之一，能够很好的处理电力系统的不确定性与随机性，极大程度的提高系统的安全与稳定性，AGC模式的控制技术应用方式多种多样，不同的方式依据不同的技术原理，能够起到的控制效果也各有不同。

2.协调控制系统

目前的火力发电厂中配备的发电机组基本上已经普及了协调控制系统的使用，协调控制系统最明显的特点就是能够够在电网不断发生改变的同时还能够比较好的维持机组负荷保持标准值不变动，这是发电机组能够正常运行的基本保证。同时如果在生产或者工作过程中出现了某些调频调峰的要求，协调控制系统的存在能够使得机炉系统对指令信号及时做出反馈，电网不会因此而产生波动，干扰正常运行，这都是协调控制系统通过实现各部分设备的顺序控制、联锁控制、自动控制等各种控制功能而达到的功能效果。

协调控制系统的主要结构如图1所示，主要功能模块包括负荷指令设定回路以及记录主控控制回路两个部分，负荷指令设定回路的主要功能是从外接输入设备获得操作人员设置的操作指令，依此回路处理输入信号生成机组负荷指令，再与机组最大允许出力控制回路的输出信号进行取小处理，之后将取小处理之后的输出值送入到机炉主控制回路，同时，控制回路在完成上述这些功能的同时还需要接收处理功率偏差和汽压偏差两个误差信号信号，最终将这些处理过后的信号送入到子系统中去。

机组协调控制方式常见的有四种，分别是手动方式，锅炉跟随方式，汽机跟随协调控制方式，机炉协调控制方式，以锅炉跟随方式为例介绍机组协调控制的一般过程：汽机的主要作用是调节机组负荷，锅炉的主要作用则是不同，其主要是为了调节控制主蒸汽压力。在工作过程中，如果负荷发生变换，那么机组汽机结构就会收到变负荷的调节指令，将负荷信号与实际负荷进行细致比较就可以马上得到负荷偏差信号，此时只需要基于比较得到的偏差信号再对汽门进行有效的调节，就能够合理的监督控制汽量的有效范围，这调节过程中如果调节调门开度，主汽压力就会依据调门开度的变化而变化，这就使得主汽压力实际值会逐渐偏离设定值，产生偏差。该偏差信号通过锅炉主控器的计算处理就能够获取到燃料控制信号和给水控制信号，这两个控制信号恰好能够很好的抵消掉主汽压力偏差。

3.AGC模式下机组协调控制系统存在的问题与优化

某火力发电厂两台660MW机组接收AGC信号，通过CCS系统来运算出负荷差，与实际负荷相比较，进行负荷调节。自该协调控制系统投入运行以来，AGC调节品质比较差、出现过一次调频动作不正确的现象，该次事故造成机组产生较大波动，对机组的各项指标参数造成一定的影响，通过事故故障现场排查，并调阅生产记录发现出现的主要问题包括磨煤机制粉风量控制差高压阀门摆动，造成负荷不稳等现象，是本次调频动作失误的主要原因，针对这两个问题进行了深入分析与讨论。

3.1 磨煤机制粉风量控制差

AGC功能主要由三个闭环系统实现，包括机组控制环、区域调节控制环以及计划跟踪环，其中机组控制环通过DCS系统完成，区域调节控制这是最为关键的环节，他的功能是保证区域控制误差为零，计划跟踪控制则是依据计划设计发电基点功率。能够对AGC响应时间产生影响的主要原因实际上由于锅炉响应的迟延，这一现象主要出现在制粉过程当中，中间贮仓系统对于增加燃烧率的反应速度最快，钢球磨煤机则比其反应速度稍微慢一点点。通常各电厂采取的提高制粉系统反应速度的方法是增强煤量和一次风量的前馈作用，充分利用磨煤机内的蓄粉，迅速改变给煤量，改变锅炉燃烧率，减少纯迟延时间。实际测试过程中，火电机组实际负荷升到70%以上时，汽轮机主控输出达到了100%，不能正常提供负荷调节功能，无法满足AGC调节要求。

可以从两个方面寻找解决该问题的措施，优化协调控制系统的调节功能，第一个方面是将原本比较小的主汽压力设定值增加一定比例，原因是在负荷快速变化的情况时虽然主控输出能够一定程度上快速反应，却因为主汽压力设定值过低而导致自动逻辑PID参数出现积分饱和，高压调门变为全开状态，显然是不注意实现负荷调整的功能的。另一方面由于现场磨煤机容量风门性能差、故障率比较高，经常出现一些意想不到的特殊故障情况，增加阀门的响应时间，限制风量的调整程度，使得负荷不能成功得到有效地调节。因此综合考虑各方面情况，需要对汽机主控、锅炉主控逻辑采取优化设计，增强煤量和一次风量前馈作用，不断的对机组设备各项功能参数进行调整，杜绝PID参数积分饱和现象的发生。

3.2高压阀门摆动、负荷波动

该装置运行正常时，蒸汽轮机高压力控制阀处于顺阀状态，协调功能、控制功能和自动负荷频率调制等主要功能都处于成功实现状态，而当机组负荷下降一半时，机组高压力控制阀条门就出现多次摆动，负荷也随之出现波动现象，给机组的正常运行带来安全隐患，必须排除该现象出现的具体原因，采取处理措施进行优化。

结束语

本文首先介绍了AGC模式以及协调控制技术的基本概念，重点对协调控制系统的重要性、组成结构、工作原理进行了分析，在此基础之上通过实际生产过程总结了磨煤机制粉风量控制差、高压阀门摆动、负荷波动等问题，并针对性地提出了解决问题的优化措施。

参考文献：

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[3]孙建国，姚坤，李越男，陈国宏，侯永军，刘富栋.供热机组AGC综合优化策略研究[J].科技创新导报，2017，14（32）：38-39.

（作者单位：国网太原供电公司）