上海電網(wǎng)自動發(fā)電控制(AGC)原理與運(yùn)行

其中調(diào)速器／汽機(jī)的一次響應(yīng)回路雖不是AGC控制回路的一個(gè)部分，但由于其重要性仍包含于其中。電力系統(tǒng)負(fù)荷波動的自然響應(yīng)是由每臺汽輪機(jī)調(diào)速器自發(fā)控制的。由圖1可見，AGC基本上是一個(gè)負(fù)荷跟蹤控制問題。按BLO方式(機(jī)組跟蹤基準(zhǔn)功率曲線方式)控制發(fā)電的機(jī)組的基點(diǎn)值是由區(qū)域跟蹤控制確定的，其確定的依據(jù)是在幾分鐘內(nèi)經(jīng)濟(jì)地滿足預(yù)計(jì)的凈發(fā)電要求，與此相關(guān)的功能模塊是負(fù)荷預(yù)報(bào)模塊和經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊。對于未投用經(jīng)濟(jì)調(diào)度功能的EMS系統(tǒng)，AGC機(jī)組的基點(diǎn)功率也可按前一天安排的計(jì)劃曲線來代替．區(qū)域調(diào)節(jié)控制的作用是確定以BLR方式(機(jī)組跟蹤基準(zhǔn)功率曲線并參與ACE偏差調(diào)節(jié)的方式)控制發(fā)電機(jī)組的基點(diǎn)增量值，即ACE對該機(jī)組的配額。在理想情況下，通過BLO方式機(jī)組的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)本控制區(qū)域中負(fù)荷與發(fā)電出力的大體平衡，而通過BLR方式機(jī)組的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對聯(lián)絡(luò)線偏差的精確跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)本控制區(qū)域中負(fù)荷與發(fā)電出力的最終平衡．因此，發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)特性對AGC系統(tǒng)的性能有著重要影響。
2 AGC的考核標(biāo)準(zhǔn)及其定義
2．1 北美電力可靠性委員會的(NERC)AGC控制性能的定義
北美電力可靠性委員會認(rèn)為控制區(qū)可用以下兩個(gè)方法中的一個(gè)方法來衡量其控制性能：24h報(bào)告，或月度報(bào)告。對24h報(bào)告，控制區(qū)量測由性能分析委員會隨意選擇的每個(gè)月的24個(gè)小時(shí)期間的A1和A2。對月度報(bào)告，控制區(qū)連續(xù)監(jiān)視A1和A2的一致性并在每個(gè)月末報(bào)告其結(jié)果。
對照控制性能準(zhǔn)則(CPC)測量的控制性能的基礎(chǔ)是控制區(qū)的區(qū)域控制誤差(ACE)。用于控制性能計(jì)算的ACE值應(yīng)是實(shí)際的、未經(jīng)過濾的量。不正確的讀數(shù)，諸如由于遙測誤差或其它故障影響，應(yīng)從計(jì)算中排除。CPC調(diào)查提供ACE的性能的兩種指標(biāo)：即A1——過零點(diǎn)和A2——Ld一致性。
2．2 北美電力可靠性委員會的(NERC)AGC控制性能準(zhǔn)則控制性能的衡量指標(biāo)需要區(qū)分控制區(qū)是在正常狀況或擾動狀況下運(yùn)行。
2．2．1 正常狀況控制性能準(zhǔn)則：
(1)A1準(zhǔn)則——過零點(diǎn)。A1準(zhǔn)則要求一個(gè)控制區(qū)的ACE在前一次達(dá)到零的10min內(nèi)回到零。控制誤差定期地相交于零，目的是使不當(dāng)交換的累積時(shí)趨向減至最小。
(2)A2準(zhǔn)則——Ld一致性。A2準(zhǔn)則要求在每小時(shí)內(nèi)的6個(gè)10min期間的每一個(gè)平均ACE都在規(guī)定的極限內(nèi)，該極限稱之為Ld。這個(gè)準(zhǔn)則以規(guī)定一個(gè)控制區(qū)ACE的平均最高范圍來補(bǔ)充A1準(zhǔn)則。
2，2．2 Ld計(jì)算
Ld＝(0．025)△L+5 MW (4)
式(4)中的Ld可用以下兩個(gè)方法之一來計(jì)算：
方法A-△L是本控制區(qū)的冬季或夏季最高峰負(fù)荷一天從一個(gè)時(shí)鐘小時(shí)至下一個(gè)時(shí)鐘小時(shí)控制區(qū)負(fù)荷凈電量的最大變化(增加或減小)。
方法B-△L是發(fā)生在一年內(nèi)從一個(gè)時(shí)鐘小時(shí)至下一個(gè)時(shí)鐘小時(shí)負(fù)荷的任何10個(gè)變化(增加或減小)的平均。
控制區(qū)在性能分析員要求每年應(yīng)確定其Ld。新的Ld在每年的3月1日生效。
2．2．3 擾動(事故)狀況控制性能準(zhǔn)則
在擾動期間，控制一般不能維持ACE在正常負(fù)荷變動的準(zhǔn)則范圍內(nèi)。當(dāng)由于突然失去發(fā)電或負(fù)荷突變而使ACE的采樣值超過某一被稱為Lm的極限時(shí)，就認(rèn)為該控制區(qū)發(fā)生了擾動。Lm的值為Ld的函數(shù)，如式(5)所示： Lm＝3Ld (5)
造成超過Lm的ACE的正常負(fù)荷和發(fā)電的偏移(例如：抽水蓄能、電弧爐、軋鋼機(jī)等)不包括在擾動狀況的定義之內(nèi)。
(1)B1準(zhǔn)則——系統(tǒng)恢復(fù)。B1準(zhǔn)則要求在擾動開始之后在10min內(nèi)將ACE退回到零。屬于以上規(guī)定的一個(gè)擾動狀況變化之后，在一個(gè)不超過10min的期間內(nèi)，ACE必須達(dá)到零讀數(shù)。一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)保持足夠的備用能力以完全恢復(fù)控制并在10min內(nèi)回到正常運(yùn)行。
(2)B2準(zhǔn)則——恢復(fù)開始。B2準(zhǔn)則要求在擾動開始后的1 min之內(nèi)ACE開始趨向于零。屬于以上所規(guī)定的擾動狀況的擾動之后，ACE被允許在不超過1min的期間趨向于與階躍變化相同的方向。
一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)保持能夠的備用能力在1 min之后，ACE開始趨向于零。
3 AGC系統(tǒng)構(gòu)成
AGC系統(tǒng)可分為兩部分，即調(diào)度自動化EMS／AGC系統(tǒng)與廠站端CCS系統(tǒng)。本文僅介紹調(diào)度自動化EMS／AGC系統(tǒng)的構(gòu)成。
3．1 AGC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能
AGC作為EMS的核心功能包含在EMS系統(tǒng)的RTGEN(實(shí)時(shí)發(fā)電)應(yīng)用中，AGC與其他模塊之間的主要數(shù)據(jù)流程可以用圖1簡單描述。
其中AGC由SCADA獲得數(shù)據(jù)，其速率一般等于SCADA掃描速率的倍數(shù)。AGC的目標(biāo)是穩(wěn)態(tài)(較長期)控制而不是短期控制，主要支持以下功能：
(1)經(jīng)濟(jì)調(diào)度(ED)，其中經(jīng)濟(jì)調(diào)度分為控制型和建議型經(jīng)濟(jì)調(diào)度，建議型調(diào)度不用于控制用途。
(2)發(fā)電計(jì)劃(GS)。GS分為電廠基點(diǎn)計(jì)劃(BSKED畫面)、減出力(deration)計(jì)劃(DERATES畫面)、燃料成本計(jì)劃(FCOST)、燃料使用計(jì)劃(FSKED)、備用計(jì)劃(RESERVE)、交易計(jì)劃(TRSKALL)等。
(3)備用監(jiān)視。備用監(jiān)視包括全系統(tǒng)的備用監(jiān)視和機(jī)組備用監(jiān)視，周期執(zhí)行(一般2 min啟動一次)，所使用的數(shù)據(jù)是機(jī)組出力，各種限值和響應(yīng)速率。當(dāng)備用水平低于要求時(shí)，將發(fā)生告警信號，提醒調(diào)度人員注意，以便采取適當(dāng)措施，保證全系統(tǒng)有足夠的備用容量。其分為調(diào)節(jié)備用容量、旋轉(zhuǎn)備用容量、運(yùn)行備用容量，調(diào)節(jié)備用容量是指在線運(yùn)行并且AGC控制的機(jī)組的調(diào)節(jié)余量，包括上升和下降兩個(gè)方向。將所有被控機(jī)組的上升和下降萬向的備用容量相加，即為全系統(tǒng)的上升和下降方向的備用容量。調(diào)節(jié)備用容量監(jiān)視包括：系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用容量的現(xiàn)有值和要求值；各機(jī)組調(diào)節(jié)備用值。
(4)與其它應(yīng)用的接口
①GENMODEL
②SCADA
③STGEN
④機(jī)組組合UC
⑤負(fù)荷預(yù)報(bào)LF
⑥實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)(交換)RTNET
⑦實(shí)時(shí)安全約束(RTSENH)
3．2 AGC的主要構(gòu)成模塊
AGC作為一相對獨(dú)立的應(yīng)用軟件，其基本功能即為負(fù)荷頻率控制(LFC，Load-Frequency-Control)，該部分主要由以下4個(gè)基本模塊組成；
3．2．1 區(qū)域控制模塊
該模塊的主要功能是控制LFC各任務(wù)的全部次序，這些LFC任務(wù)有：
(1)接受與處理SCADA數(shù)據(jù)；
(2)確定AGC控制區(qū)域內(nèi)發(fā)電、負(fù)荷與受電量；
(3)根據(jù)AGC的運(yùn)行方式確定區(qū)域控制偏差，其中AGC的運(yùn)行方式最主要的有；聯(lián)絡(luò)線交換一頻率偏差、恒定交換功率偏差、恒定頻率偏差。
該模塊在完成上述任務(wù)后，還自動調(diào)用其他AGC的模塊，以完成計(jì)算與發(fā)布控制命令到各電廠或機(jī)組。
該模塊在計(jì)算出ACE值的同時(shí)，還須判別當(dāng)前ACE的偏差程度以決定各AGC機(jī)組對ACE的響應(yīng)份額。
3．2．2 基值功率跟蹤模塊
該模塊的主要功能是根據(jù)當(dāng)前要求的區(qū)域發(fā)電給本區(qū)域AGC控制下的各發(fā)電廠控制器，提供功率基值。該功率基值的確定共有四種模式；
(1)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方式(Economic Dispatch，ED)
經(jīng)濟(jì)調(diào)度的功能是確定負(fù)荷在AGC機(jī)組間的經(jīng)濟(jì)分配，同時(shí)考慮機(jī)組運(yùn)行的各種安全限制，如升降速率、出力限制等。AGC軟件提供兩種ED功能，分別為“實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度(Real-time Dispatch)”和“建議性經(jīng)濟(jì)調(diào)度(Advisory Dispatch)”，其中實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式可直接為AGC控制提供基點(diǎn)值(BasePoint)，建議性經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式只計(jì)