自動(dòng)發(fā)電控制 AGC 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展

自動(dòng)發(fā)電控制 AGC 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)及其發(fā)展
2012年02月22日 [責(zé)任編輯：Benchen] 中心議題：
* 電網(wǎng) AGC 技術(shù)簡(jiǎn)介
* AGC實(shí)施的NERC新標(biāo)準(zhǔn)
* AGC在火電廠的實(shí)施與應(yīng)用

摘要：結(jié)合當(dāng)今電力系統(tǒng)中電網(wǎng)和火電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，介紹了電網(wǎng)AGC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展，AGC實(shí)施中的NERC標(biāo)準(zhǔn)、火電廠實(shí)施AGC的控制方案，及電網(wǎng)和電廠之間相互聯(lián)系的協(xié)同控制策略。指出互聯(lián)電網(wǎng) AGC采用 CPS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制考核是必然趨勢(shì)，建議國內(nèi)有關(guān)電力系統(tǒng)和熱控專業(yè)科研部門加緊這方面的研究工作。

1 引言

電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制統(tǒng)稱為自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)。AGC是通過控制發(fā)電機(jī)有功出力來跟蹤電力系統(tǒng)負(fù)荷變化，從而維持頻率等于額定值，同時(shí)滿足互聯(lián)電力系統(tǒng)間按計(jì)劃要求交換功率的一種控制技術(shù)。基本目標(biāo)包括使全系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配；將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；及控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域內(nèi)有功功率的平衡?，F(xiàn)代的AGC是一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，主要由兩大部分構(gòu)成：

（1）負(fù)荷分配器：根據(jù)測(cè)得的發(fā)電機(jī)實(shí)際出力、頻率偏差和其它有關(guān)信號(hào)，按一定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則分配各機(jī)組應(yīng)承擔(dān)的機(jī)組有功出力設(shè)定值。該部分為傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)。
（2）機(jī)組控制器：根據(jù)負(fù)荷分配器設(shè)定的有功出力，使機(jī)組在額定頻率下的實(shí)發(fā)功率與設(shè)定有功出力相一致。電廠具備AGC功能時(shí)該部分由機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

從控制論的角度來看，AGC過程是一個(gè)通過調(diào)節(jié)控制區(qū)域中各發(fā)電機(jī)出力,使由于負(fù)荷變化和機(jī)組出力波動(dòng)而產(chǎn)生的區(qū)域控制偏差(ACE - Area Control Error)不斷減少直到為零的閉環(huán)控制過程。該系統(tǒng)可被看作一個(gè)多變量串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中負(fù)荷分配器的功能為該閉環(huán)系統(tǒng)中的主控制器，而機(jī)組控制器的作用為串級(jí)系統(tǒng)的內(nèi)回路控制器，各內(nèi)回路控制器與機(jī)組對(duì)象一起構(gòu)成主控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于火電機(jī)組鍋爐的慣性和遲延，使各火電廠在實(shí)現(xiàn)AGC時(shí)表現(xiàn)為慣性特性，出現(xiàn)與主控制回路頻率調(diào)節(jié)快速性要求的矛盾。

AGC調(diào)節(jié)控制的是靠一次調(diào)頻不能將頻率偏移調(diào)節(jié)到允許的范圍之內(nèi)的一般在10s到3min之間變化幅度比較大的脈動(dòng)負(fù)荷分量，脈動(dòng)負(fù)荷分量引起的頻率偏移較大（ 0.05Hz ~ 0.5Hz ）。

AGC隨電力系統(tǒng)自動(dòng)化在近年來發(fā)展很快，如1992年的文獻(xiàn)[1]為國際IEEE對(duì)AGC的理解討論，文[2]開展了對(duì)新的AGC標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐的介紹。我國目前正實(shí)施廠網(wǎng)分離，AGC作為連接廠網(wǎng)的技術(shù)紐帶，可靠的廠網(wǎng)相互協(xié)作對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展和電廠的高效運(yùn)轉(zhuǎn)都將起到十分積極的作用。

2. 電網(wǎng)AGC發(fā)展及其運(yùn)行控制應(yīng)用簡(jiǎn)介

2．1 AGC發(fā)展簡(jiǎn)介

電力系統(tǒng)產(chǎn)生的電能必須與消費(fèi)的電能實(shí)時(shí)平衡，這只能靠自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置來維持。這種平衡不僅要在正常的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)而且要在各種擾動(dòng)狀態(tài)下從毫秒級(jí)到分鐘級(jí)都能實(shí)現(xiàn)這一要求。為了滿足這種調(diào)節(jié)與控制要求，電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置可以分為正常運(yùn)行自動(dòng)裝置、異常狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制裝置及保護(hù)裝置。火電廠及變電站都可以被認(rèn)作系統(tǒng)中的自動(dòng)化執(zhí)行裝置。電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)沿著元件—局部—子系統(tǒng)—管理系統(tǒng)的道路發(fā)展。理論發(fā)展可以分為3個(gè)階段：60年代以前處在經(jīng)典理論階段；七八十年代注入了控制論，形成了以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代理論階段；90年代以后注入經(jīng)濟(jì)理論，而到達(dá)電力市場(chǎng)理論階段。70年代中期，運(yùn)用系統(tǒng)工程理論將現(xiàn)代理論的技術(shù)成果有機(jī)地組織在一起形成了EMS，AGC作為EMS的子系統(tǒng)隨電力工業(yè)的改革而發(fā)展［1］。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的主要表現(xiàn)是：40年代將數(shù)據(jù)展現(xiàn)在模擬盤上，增強(qiáng)了調(diào)度員對(duì)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行變化的感知能力；50年代開環(huán)的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）將調(diào)度員從頻繁的操作中解脫出來，并提出了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的概念，標(biāo)志著現(xiàn)代電網(wǎng)自動(dòng)化的開始［2］。60年代初，有些電力公司利用數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，開始了計(jì)算機(jī)在調(diào)度中的應(yīng)用。在1965年美國東北部大停電后，多數(shù)電力公司意識(shí)到依靠遠(yuǎn)動(dòng)裝置在模擬盤上顯示信息的方式已遠(yuǎn)不能滿足復(fù)雜電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求，開始把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用從以考慮經(jīng)濟(jì)為主轉(zhuǎn)移至以安全為主，出現(xiàn)了所謂電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)。這是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化形成系統(tǒng)的一個(gè)臺(tái)階，具有代表性的系統(tǒng)是美國BPA的迪特茂調(diào)度中心。從70年代起，電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)頻和有功功率經(jīng)濟(jì)分配的裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)不再獨(dú)立存在，而是以AGC/EDC軟件包的形式和SCADA系統(tǒng)結(jié)合，成為SCADA/AGC—EDC系統(tǒng)，這是SCADA系統(tǒng)出現(xiàn)后的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中第一次功能綜合。

SCADA軟件系統(tǒng)是AGC軟件系統(tǒng)的“工作平臺(tái)”，承擔(dān)著多項(xiàng)與AGC任務(wù)有關(guān)的工作，主要包括：（1）對(duì)各AGC電廠/機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和系統(tǒng)頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描和處理，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放在EUT實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，供LFC周期性調(diào)用。如果系統(tǒng)頻率和機(jī)組出力等重要遙測(cè)信息故障，將被置上壞數(shù)據(jù)標(biāo)志，LFC將根據(jù)此標(biāo)志立即將AGC控制掛起，或?qū)C(jī)組轉(zhuǎn)為備用狀態(tài)。（2）接收AGC軟件系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信息，并下傳至電廠RTU或監(jiān)控系統(tǒng)。（3）收AGC軟件系統(tǒng)產(chǎn)生的告警和事件信息，并進(jìn)行顯示、打印和記錄。（4）周期性從AGC應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中提取AGC運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)AGC畫面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新。（5）將AGC應(yīng)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)周期性備份到備用機(jī)。（6）主機(jī)故障時(shí)，自動(dòng)在備用機(jī)上啟動(dòng)AGC軟件系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的信號(hào)主要分三類：遙測(cè)：被控發(fā)電機(jī)和區(qū)域聯(lián)絡(luò)線的有功功率信號(hào)經(jīng)RTU、A/D轉(zhuǎn)換為BCD碼、按1200bps送調(diào)度中心；遙信：AGC投/切和發(fā)電機(jī)開/停狀態(tài)信號(hào)經(jīng)RTU按5us周期掃查送調(diào)度；遙控：即中調(diào)遙調(diào)ADS指令，AGC程序每8s（或4 s）運(yùn)算產(chǎn)生一次輸出。

電力公司在60年代末提出了用SCADA采集的實(shí)時(shí)信息對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)（開關(guān)操作、事故跳閘）進(jìn)行在線快速分析計(jì)算，用以解決電網(wǎng)運(yùn)行方式的在線研究和事故跳閘后果的預(yù)測(cè)。從70年代初開始，為了解決由于電網(wǎng)不可觀察（SCADA采集的數(shù)據(jù)存在誤差、通道可能中斷、RTU可能停運(yùn)等）帶來的潮流計(jì)算不收斂（在離線電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)不會(huì)遇到），發(fā)展了各種基礎(chǔ)算法，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑼獠烤W(wǎng)絡(luò)等值、超短期母線負(fù)荷預(yù)計(jì)、狀態(tài)估計(jì)等一系列軟件，建立可計(jì)算的所謂可觀察區(qū)，將SCADA采集到有誤差的“生數(shù)據(jù)”轉(zhuǎn)變成潮流計(jì)算收斂的“熟數(shù)據(jù)”，建立了熟數(shù)據(jù)庫。在這一基礎(chǔ)上開發(fā)了調(diào)度員在線潮流、開斷仿真和校正控制等所謂電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用軟件（PAS）。PAS投運(yùn)后，電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變以及當(dāng)前運(yùn)行方式下遇到大擾動(dòng)時(shí)的后果就可以通過PAS自動(dòng)預(yù)計(jì)出來。網(wǎng)絡(luò)熟數(shù)據(jù)庫的建立，為各種電力系統(tǒng)的優(yōu)化軟件，如線損修正、無功優(yōu)化、最優(yōu)潮流等的開發(fā)提供了條件。自從PAS綜合到電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，形成了SCADA/AGC—EDC/PAS系統(tǒng)后，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)從SCADA系統(tǒng)升級(jí)為能量管理系統(tǒng)（EMS）。EMS是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，主要針對(duì)發(fā)電和輸電，用于大區(qū)級(jí)電網(wǎng)和省級(jí)電網(wǎng)。EMS由6個(gè)部分組成：計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)、支持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集、能量管理和網(wǎng)絡(luò)分析。廣義的EMS還包括調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)（DTS）［1］。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，如今電力系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)CCCPE的統(tǒng)一體，即計(jì)算機(jī)（computer）、控制(control)、通信(communication)和電力電子(power electronics)的產(chǎn)生、輸送、分配裝置以及電力電子裝置。而且。在21世紀(jì)，不掌握電力市場(chǎng)知識(shí)便很難承擔(dān)電力調(diào)度工作。

我國早在60年代就開始了離線潮流和經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序的研制。1985年，科研部門和高等院校為我國電網(wǎng)開發(fā)的負(fù)荷預(yù)計(jì)、交換計(jì)劃、火電分配及水火電分配、狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、安全分析、故障分析等一系列EMS軟件包已在少數(shù)網(wǎng)、省調(diào)系統(tǒng)投入應(yīng)用。但由于受支撐軟件的制約，構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)顯示出其固有缺陷，應(yīng)用效果不理想，不能達(dá)到實(shí)用水平。“八五”期間，部分電網(wǎng)與科研部門或高等院校合作開發(fā)了調(diào)度員培訓(xùn)系統(tǒng)(DTS)、狀態(tài)估計(jì)、最優(yōu)潮流等應(yīng)用軟件。由于DTS未與實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)理想的結(jié)合，存在維護(hù)工作量過大的弊病；最優(yōu)潮流由于入口數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)參數(shù)不準(zhǔn)確、計(jì)算結(jié)果可信度差，即使算出了最佳策略也不敢就此在電網(wǎng)中實(shí)施，使用效果不夠理想。而后續(xù)開發(fā)的靜態(tài)安全分析軟件在技術(shù)上可直接采用SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫斷面，實(shí)用效果就理想得多。以1989年“四大網(wǎng)”（ 華中、華北、華東、東北）EMS/AGC引進(jìn)工程為契機(jī)，我國科研和生產(chǎn)單位開始了較為系統(tǒng)和全面地掌握EMS網(wǎng)絡(luò)分析功能應(yīng)用技術(shù)，采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，“自上而下”地消化吸收、開發(fā)設(shè)計(jì)了各個(gè)軟件模塊并投入應(yīng)用。

當(dāng)今EMS/AGC的實(shí)現(xiàn)技術(shù)可分為3類：使用傳統(tǒng)RTU的結(jié)構(gòu)，使用通用設(shè)備的結(jié)構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［8］。90年代電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的方向之一是各級(jí)主站以EMS/DMS為基礎(chǔ)的全局自動(dòng)化，以保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高整體工作效率。電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的第2個(gè)特征是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化。主站一體化功能通過主站局域網(wǎng)（LAN）進(jìn)行的綜合，而電網(wǎng)各層之間的信息交換則通過廣域網(wǎng)（WAN）進(jìn)行。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化有2個(gè)概念：一是不同層次的調(diào)度中心主站間的連接；另一是主站與直屬電廠和變電站群控制中心間的遠(yuǎn)程通信。對(duì)于前者，在交換信息的基礎(chǔ)上，上一層的主站可以從全網(wǎng)的角度，為下層主站提供所需而又無法采集的信息，以幫助下層主站了解全系統(tǒng)以及相鄰系統(tǒng)的情況，可使下一層的外部網(wǎng)絡(luò)等值計(jì)算更加精確。而目前主站與直屬廠站的計(jì)算機(jī)和RTU通信間的分工關(guān)系是：需要連續(xù)處理的信號(hào)由RTU通信承擔(dān)，例如AGC每4s一次調(diào)節(jié)指令；至于日負(fù)荷曲線等，就由計(jì)算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)。Diliaco提出今后的實(shí)時(shí)信息網(wǎng)將是統(tǒng)一的廣域環(huán)形網(wǎng)，所有信息源和信息接受者均連至這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，各取自已需要的信息。北京供電網(wǎng)為了高可靠而快速傳輸實(shí)時(shí)信息，已經(jīng)按環(huán)形廣域信息網(wǎng)的概念進(jìn)行了規(guī)劃，與Diliaco的想法不謀而合。目前正在建設(shè)中的國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(SPDnet)［11］也是以此為出發(fā)點(diǎn)。

2．2 AGC實(shí)施的NERC新標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的火電機(jī)組在AGC中可看成一個(gè)帶有一定遲延的調(diào)節(jié)對(duì)象，調(diào)節(jié)器在調(diào)度中心一方。對(duì)于有遲延的調(diào)節(jié)對(duì)象，在控制策略上已有許多算法（包括智能化算法）。對(duì)于產(chǎn)生AGC負(fù)荷指令的控制器控制策略，電網(wǎng)調(diào)度按考核標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行改造，是提高響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。目前電力系統(tǒng)AGC性能按照NERC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，分為平穩(wěn)負(fù)荷和擾動(dòng)負(fù)荷兩種情況：

平穩(wěn)負(fù)荷時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)為A1和A2。A1標(biāo)準(zhǔn)要求ACE在每連續(xù)的10min內(nèi)必須至少過零一次；而A2標(biāo)準(zhǔn)要求在每1h內(nèi)，以10min為一固定時(shí)段計(jì)算ACE平均值，要求該平均值小于可允許值。擾動(dòng)負(fù)荷時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)B1和標(biāo)準(zhǔn)B2。B1標(biāo)準(zhǔn)要求ACE在擾動(dòng)負(fù)荷發(fā)生后10min內(nèi)必須回到零；B2標(biāo)準(zhǔn)要求在擾動(dòng)負(fù)荷發(fā)生后1min內(nèi)，ACE必須向絕對(duì)值減小的方向變化。

NERC于1996年提出了AGC的新標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn)為：

CPS1：類似于A2，但采用ACE和頻率偏差的1分鐘移動(dòng)平均值（MAVG）計(jì)算；二者乘積大于閾值時(shí)，控制輸出為ACE的1分鐘移動(dòng)平均值
CPS2：類似于A2，每1h的ACE平均都在允許區(qū)域內(nèi)；控制輸出為ACE的1分鐘移動(dòng)平均值或預(yù)給最小控制值；

擾動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)：類似于B1，要求在擾動(dòng)負(fù)荷發(fā)生后10min內(nèi)，ACE必須回到零或回到擾動(dòng)前水平；
SC（輔助控制）：ACE或頻率偏差大時(shí)進(jìn)行直接控制。

控制策略的優(yōu)先級(jí)為：按擾動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)控制的優(yōu)先級(jí)最高、 CPS2控制、CPS1控制、SC輔助控制優(yōu)先級(jí)逐漸降低。優(yōu)先級(jí)高者屏蔽低者。CPS優(yōu)于A1、A2之處為不再要求過零。,而且ACE帶寬也較原放寬。這樣可以減少機(jī)組不必要的調(diào)節(jié)，采用CPS標(biāo)準(zhǔn)考核還有利于電網(wǎng)故障后對(duì)事故支援的評(píng)價(jià)。

目前AGC的控制邏輯主要有：當(dāng)電網(wǎng)事故頻率偏差超過±0.45Hz時(shí)、對(duì)TLBC（聯(lián)絡(luò)線功率和頻率偏差控制）和CLC（定頻率控制）當(dāng)電網(wǎng)頻率測(cè)量失效時(shí)、對(duì)TLBC和CNIC（定凈交換功率控制）當(dāng)聯(lián)絡(luò)線功率測(cè)量失效時(shí)，AGC均立即自動(dòng)暫停，20s不能恢復(fù)則AGC被掛起。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的功率測(cè)量失效時(shí)暫停對(duì)相應(yīng)PLC/DCS的控制，20s不能恢復(fù)則該機(jī)組退出AGC。

3. AGC在火電廠的實(shí)施與應(yīng)用

3．1 火電廠AGC的監(jiān)視和控制系統(tǒng)（微機(jī)分散協(xié)調(diào)控制DCS和CCS）

大型火電廠的監(jiān)視和控制系統(tǒng)經(jīng)過了模擬控制、功能設(shè)備分散方式的第1代數(shù)字控制（微機(jī)分散控制DCS）、分層分散方式的第2代數(shù)字控制三個(gè)階段，其特征是各機(jī)組所用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)彼此孤立。目前正在向第3代數(shù)字控制發(fā)展，采用開放式工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，構(gòu)成火電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。一般分2級(jí)：機(jī)組級(jí)采用開放式DCS和順序控制器，在線監(jiān)控單元機(jī)組、輸變電和輔助車間的生產(chǎn)運(yùn)行；全廠級(jí)由MIS及廠站機(jī)構(gòu)成，通過網(wǎng)絡(luò)取得第一線的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，并向第一線發(fā)布各種命令［3］。

在第3代控制系統(tǒng)中，全廠級(jí)可以向電力調(diào)度所提供全廠在線實(shí)時(shí)信息并接受命令，經(jīng)全廠經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配計(jì)算后下達(dá)命令至機(jī)組級(jí)控制機(jī)組啟停、出力和機(jī)組輸出功率。該系統(tǒng)采用的技術(shù)有：①開放式工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；②現(xiàn)場(chǎng)總線與智能變送器及伺服機(jī)；③大屏幕監(jiān)視器；④先進(jìn)控制技術(shù)。通信標(biāo)準(zhǔn)化MAP/TOP已獲成功。DCS和PLC融合，DCS向小型化、分散化、多功能封閉型模塊化方向發(fā)展，PLC向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)逐步進(jìn)入實(shí)用階段，不同廠家的產(chǎn)品僅需一個(gè)gataway接口就能接入DCS。由DCS實(shí)現(xiàn)的機(jī)組協(xié)調(diào)控制CCS和電調(diào)系統(tǒng)DEH已成為AGC閉環(huán)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

3．2 AGC電網(wǎng)調(diào)度的廠站控制及接口控制方式

根據(jù)電廠對(duì)AGC控制方式的不同需求，可將電廠AGC控制模式劃分為“調(diào)廠”模式和“調(diào)機(jī)”模式。所謂“調(diào)廠”模式，就是省調(diào)AGC軟件系統(tǒng)將AGC電廠作為一臺(tái)等值機(jī)組，計(jì)算并下達(dá)該電廠期望的出力，或?qū)⒂?jì)算出的該電廠各AGC機(jī)組的期望出力相加，發(fā)送給電廠。對(duì)電廠內(nèi)各機(jī)組出力的調(diào)節(jié)，由電廠自行確定。實(shí)行這種AGC控制模式的電廠必須安裝了具有AGC功能的可靠的電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，這種模式也就是對(duì)電廠的整定值控制模式。所謂“調(diào)機(jī)”模式，就是由省調(diào)AGC軟件系統(tǒng)通過RTU或電廠監(jiān)控系統(tǒng)直接對(duì)電廠各機(jī)組的出力進(jìn)行控制，電廠不能改變受控機(jī)對(duì)象、控制量的大小和控制方向。對(duì)只裝有RTU的電廠，一般采用脈沖輸出的方式改變機(jī)組電調(diào)器的輸入，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)組出力，也就是通常所說的“升降脈沖控制”。對(duì)裝有監(jiān)控系統(tǒng)的電廠，可按升降脈沖控制方式或整定值控制方式，由電廠監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)組實(shí)施控制。

電網(wǎng)對(duì)電廠參加AGC機(jī)組要求的信息主要包括模擬量和開關(guān)量信號(hào)兩大類：模擬量信號(hào)包括：每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的功率；AGC調(diào)整廠總有功功率；負(fù)荷調(diào)整指令的設(shè)定值；機(jī)組負(fù)荷變化率限制；機(jī)組負(fù)荷高限、低限。開關(guān)量信號(hào)包括：機(jī)組AGC待命方式 (可接收AGC)；機(jī)組處于AGC狀態(tài)；機(jī)組出力限制；機(jī)組RUNBACK、RUNUP(快速減負(fù)荷、快速增負(fù)荷)。各系統(tǒng)間接口關(guān)系參見圖2。其中調(diào)度指令負(fù)荷即為調(diào)度對(duì)機(jī)組出力的調(diào)整值；調(diào)度信號(hào)可用與故障表示調(diào)度 AGC遙調(diào)功能正?；虿徽＃籄GC接口故障信號(hào)表示 CCS無法進(jìn)行AGC調(diào)控；AGC接口 A/ M狀態(tài)信號(hào)表示 CCS處于自動(dòng)或手動(dòng)的運(yùn)行方式。

3．3 火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對(duì)AGC的適應(yīng)性

影響火電機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)的主要因素有：鍋爐響應(yīng)的遲延特性：鍋爐蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間一般在1.0～2.5 min間。滑壓運(yùn)行影響：機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)在滑壓運(yùn)行階段(25%～75% MCR)，鍋爐蓄熱能力將隨參數(shù)的變化而變化，變化方向恰好與負(fù)荷需求方向相同。鍋爐蓄熱能力的利用：負(fù)荷控制方案IEB、DEB等影響不同。

為協(xié)調(diào)機(jī)、爐間對(duì)負(fù)荷的不同響應(yīng)能力，控制系統(tǒng)可采用3 個(gè)主要措施：

一是在鍋爐側(cè)增加負(fù)荷指令的前饋信號(hào)(比例+微分)；二是在汽輪機(jī)側(cè)增加負(fù)荷指令的延遲環(huán)節(jié)(PTn)；三是當(dāng)主蒸汽壓力偏差過大時(shí)，增加調(diào)節(jié)汽門動(dòng)作的限制作用。通過在DCS或DEH中采用頻差-功率函數(shù)使AGC頻率調(diào)節(jié)范圍更靈活。目前頻差-功率函數(shù)設(shè)置的轉(zhuǎn)速不等率為5%（不等率小時(shí)調(diào)頻能力強(qiáng)）；頻差死區(qū)為±2rpm（即調(diào)頻機(jī)組頻率調(diào)節(jié)死區(qū)范圍為±0.033Hz，避免機(jī)組輸出電功率抖動(dòng)）；頻差調(diào)節(jié)范圍為±12rpm，超過該區(qū)間時(shí)保持±20MW不變；調(diào)頻能力±20MW，超過該區(qū)間自動(dòng)限幅。

AGC對(duì)電廠的選擇為：電網(wǎng)次日總的備用容量在次日最大預(yù)測(cè)負(fù)荷的8~10%之間；火電廠備用容量大于火電廠額定容量的30%，負(fù)荷變化率大于額定容量的2%。

電力市場(chǎng)對(duì)電廠AGC投運(yùn)的選擇按“電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)規(guī)程DL5003-01”條件為：根據(jù)最大的可調(diào)容量、最大的加減負(fù)荷速率，由高到低的順序依此選擇；根據(jù)計(jì)劃上網(wǎng)電量成交電價(jià)，由低到高的順序依此選擇；根據(jù)備用容量及AGC輔助服務(wù)價(jià)格，由低到高的順序依此選擇。

4 結(jié)束語

AGC為保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。國內(nèi)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)和跨大區(qū)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn) AGC控制的研究還不多?；ヂ?lián)電網(wǎng) AGC采用 CPS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制考核是必然趨勢(shì)，建議國內(nèi)有關(guān)科研部門加緊這方面的研究工作。大型火電廠AGC的實(shí)施是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分之一。應(yīng)在全面規(guī)劃電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的 AGC功能基礎(chǔ)上確定電廠 AGC的控制方式，并與熱控專業(yè)人員緊密配合，根據(jù)大型火電廠單元機(jī)組控制的特點(diǎn)和自動(dòng)調(diào)整裝置的類型，選擇簡(jiǎn)單、可靠、適用而先進(jìn)的AGC方案。進(jìn)一步推動(dòng)我國AGC及其電力事業(yè)的迅速發(fā)展。