自动发电控制AGC的原理及应用

1、 栏中国南方电网 CHINA AOylTHCRN PCWSR： Q育l0 自动发电控制AGC的原理及应用 编写：黄文伟 贵州电力调度通信局 2005年9月自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史SL恿熊国 1 目 录 1. 概述 . 3 1.1. AGC勺作用 . 3 1.2. AGC勺目的 . 3 1.3. AGC勺意义 . 4 1.4. AGCW地位 . 4 2. AGC的根本原理 . 4 2.1. 负荷频率特性 . 6 2.2. 机组功频特性 . 6 2.3. 系统频率特性 . 8 2.4. 独立系统调频 . 9 2.5. 自动调频方法 . 11 2.6. 联合系统调频 . 12 3. A

2、GC的系统体系 . 14 3.1. 系统构成 . 14 3.2. 控制回路 . 15 3.3. 与能量管理系统的关系 . 15 3.4. 与其他应用软件的关系 . 15 4. AGC的控制原理 . 16 4.1. 控制量测 . 16 4.2. 净交换功率方案 . 17 4.3. 区域控制偏差 . 17 4.4. 区域控制方式 . 19 4.5. ACE滤波、补偿及趋势预测 . 19 4.6. 负荷频率控制 . 20 4.7. 在线经济调度 . 20 5. AGC的控制方法 . 21 5.1. 机组控制方式 . 21 5.2. 控制区段与策略 . 22 5.3. 区域需求 . 23 5.4. 机

3、组功率分配 . 24 5.5. 机组期望功率 . 25 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史SL恿熊国 2 5.6. 机组控制校验 . 27 5.7. 基点功率方案 . 28 5.8. AGCT作流程 . 29 6. AGC的控制性能标准 . 30 6.1. 区域控制标准A/A/ B . 30 6.2. 控制性能标准CP0 . 32 7. AGC的控制对象 . 33 7.1. 电厂控制器 . 34 7.2. 机组控制单元 . 34 7.3. RTU控制装置 . 35 7.4. 机组运行状态 . 35 7.5. 控制器信号接口 . 36 8. AGC的操作与监视 . 37 8.1. 运行操作方

4、式 . 37 8.2. 运行监视状态 . 37 8.3. 备用容量监视 . 38 8.4. 控制性能监视 . 39 8.5. 运行状态监视及告警 . 40 8.6. 人机交互界面 . 41自动发电控制AGC 的原理及应用 3 中国南方电网 CXLHA llKU 1.概述 自动发电控制Automatic Generation Control , AGC ，通常简称为 AGC,是建立在以 计算机为核心的能量管理系统 或调度自动化系统 及发电机组协调控制系统之上并通过高 可靠信息传输系统联系起来的远程闭环控制系统。 AGC是建设大规模电力系统，实现自动 化生产运行控制的一项最根本、 最实用的功能。A

5、GC集中地反映了电力系统在计算机技术、 通信技术和自动控制技术等领域的应用实践和综合水平。因此， AGC也是衡量电力系统现 代化水平和综合技术素质的重要标志。 1.1. AGC勺作用 电能是一种特殊的产品，其特征表现在电能的生产、传输、供给和消费必须在同一时刻 完成。电力系统的负荷瞬息万变，因此，独立电力系统必须满足电能的供需平衡，维护正常 频率，保证控制内部的电能质量； 联合电力系统还必须保证联络线交换功率按交易方案运行， 加强联络线控制能力， 使整个系统协调稳定运行。 然而，依靠人工调节方式无论从反响速度 还是调节精度都难以满足电力系统平安、优质、协调、经济运行的要求。显然，要实现现代 化

6、的电网管理，进一步提高整个电力系统的电能质量和联络线交换功率的控制水平， 需要提 供相应的自动化技术手段来提供实质性的保障。解决这一问题的最正确途径就是 AGC。 1.2. AGC勺目的 AGC是以满足电力供需实时平衡为目的，使电力系统的发电出力与用电负荷相匹配， 以实现高质量电能供给。其根本任务是实现以下目标： 1 维持电力系统频率在允许误差范围之内， 频率偏移累积误差引起的电钟与标准钟之 间的时差在规定限值之内； 2 控制互联电网净交换功率按方案值运行， 交换功率累积误差引起无意交换电量在允 许范围之内； 3 在满足电网平安约束条件、 电网频率和互联电网净交换功率方案的情况下协调参与 AG

7、C调节的电厂机组按市场交易或经济调度原那么优化运行。 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史即恿秘贸 4 1.3. AGC勺意义 运用AGC技术，可以获得以高质量电能为前提的电力供需实时平衡，提高电网平安、 稳定、经济运行水平，更加严格有效地执行互联电网之间的电力交换方案， 进一步减轻运行 管理人员的劳动强度；对于提高调度中心和发电厂自身的科学技术素质， 完善运行管理机制， 适应电力系统开展运营的需要，增强在电力市场的竞争实力都具有十分重要的意义。 1.4. AGC勺地位 AGC是一项对根底通信自动化要求高，涉及范围广，相关环节多，管理技术上有一定 复杂难度的系统工程。全国电网调度自动化振兴纲

8、要?和关于开展自动发电控制 AGC 工作的通知?中明确指出，要满足现代化大电网维护正常频率、保证电能质量、加强联络线 控制能力的要求，省级调度自动化系统必须具备 AGC功能。电网调度自动化系统实用化 要求?和网、省电网调度自动化系统实用化验收细那么?中明确规定，实现 AGC功能是调 度自动化系统提高实用化水平的根本要求。 网、省电网调度机构平安文明生产达标考核实 施细那么?中也将 AGC功能是否到达实用化标准，作为平安文明生产达标必备条件之一。 2. AGC的根本原理 电力系统正常运行状态下最重要的任务之一就是维持有功功率平衡，其平衡方程为： m n 一 PGi - P Lj PLoss i

9、=5 j =0 其中：PGi为发电机组的出力、 PLj是电力系统的负荷PLOSS是损失负荷。 电力系统的负荷无时无刻都在发生不规那么的变动， 分析负荷变动的特性， 可将其变动规 律分解为几种不同变化的分量，一般分成三种。第一种是变化幅度很小但周期很短 10秒 以内，具有很大的偶然性；第二种是变化幅度较大、周期较长 10秒至3分钟之间的脉 动负荷，如电炉、冲压机械、电气机车等带有冲击性的负荷；第二种是幅度大、周期很缓慢 的持续变动负荷，如生产、生活、商业、气象等因素影响的负荷。 按照负荷变化三种分量的分解，电力系统的有功功率平衡及其频率调整大体上也分为 、三次调节:自动发电控制AGC 的原理及应

10、用 中国南方电网 5 1 对于变化周期很短10秒以内幅度很小的负荷波动，由发电机组的机械惯性和 负荷本身的调节效应自然吸收； 2 对于周期较短1 3分钟左右而幅值较小的负荷变化，由发电机组的调速器自 动调节，通常称为一次调节； 3 对于周期较长10分钟以内而幅值较大的负荷变化，那么通过控制发电机组的调 频器来跟踪，通常称为二次调节； 4 对于周期长10分钟以上而幅值大的负荷变化，那么需要根据负荷预测、确定机 组组合并安排发电方案曲线进行平衡，通常称为三次调节。 假设要力图使运行本钱最小化， 在发电机组之间按最优化原那么分配发电出力， 就属于经济 优化调度的任务了。电力系统典型日负荷曲线如图一所

11、示： 图一 表征电能产品质量的标准是频率、 电压和波形等三项主要指标。在稳态情况下，同一交 流电力系统的频率是一致的。当电力系统发电出力与系统负荷不平衡时， 频率将随之发生变 化。因此，频率是最为敏感、最能直接反映电力系统有功功率平衡运行参数，因而也是电能 质量指标中要求最为严格的一项指标。 所以，独立电力系统有功功率的平衡的问题也就成了 对系统频率的监视和对发电机功率的调节问题。电力系统典型日频率曲线如图二所示： 51 00 49 SD 494。 0 1 2 3 4 & 7 S 9 1C 11 12 15 T4 15 : V 16 1? 20 ,Z1 H 23 14 电力攀绞赛塑0须

12、本曲建 50 20 M.D0 49 JD 自动发电控制(AGC )的原理及应用 毛史岛迎忠照 6 2.1. 负荷频率特性 电力系统负荷的变动将引起频率的变化，而系统频率的变化又会造成负荷功率的变化， 即系统负荷PL是系统频率f的函数： i (2) 这种负荷功率跟随频率变化的特性称为负荷的频率静态效应。 负荷的性质不同，频率静 态效应也将会不同。根据负荷的频率静态效应，负荷频率特性系数为： ：PL K L = .:f (3) 即负荷变化量 APL与频率变化量 Af之比。其中： Af = f - fo为频率变化量， APL =PL PL0为负荷变化量。如图三所示： 2.2. 机组功频特性 在机组装

13、设了有差特性调速器的电力系统中， 当系统负荷发生变化时， 利用这些调速器 确定地分配有功功率，可以维持频率在较小范围内变化。 当频率变化时，负荷的静态频率效 应特性对维持频率也会起一定的作用。 由调速器和电力系统负荷的频率静态效应特性自然调 节系统频率称为有差调频。 发电机组的有功功率变化量 APG与频率变化量Af的关系特性可用调差系数 G表示：图三 中国南方电网 自动发电控制(AGC )的原理及应用 7 IHA 负号表示当系统频率下降时，发电机出力将上升；上升时，发电机出力将下降。 用发电机组的功频静态特性系数来表示有功功率变化量 APG与频率变化量Af的关系 特性，那么: (5) 发电机组

14、的调差系数是可以调整的。通常，对汽轮发电机组。 KG =15 25 ;对水轮 发电机组KG =2550。发电机组的功频静态特性如图四所示： 1.1 f f (5)式可写成: Lf G L PG =0 KG V . LPG =0 称为发电机组的静态调节方程。 在独立电力系统中，有功功率平衡主要考虑本控制系统的频率。 设有n台机组并列运行， 额定功率分别为PGI、PG2、. PGn ,系统基准频率为fo 。当系统负荷变化引起频率变化 Af自动发电控制(AGC )的原理及应用 中国南方电网 HIRA bML 8 时，各台机组的功率变化量分别为 APGI、APG2、. APGn ,功频静态特性系数分别

15、为 KGI、KG2、Kg。发电机组的静态调节方程式为: 、K Gi：f .寸.FG = 0 i言 (8) 即： n - PGi i .J 打=- Z 、KGi i J (9) 参考(7)式，有： n 叩Gi i -1 -K Gi n P Gi 0 K Gi i J (10) 当负荷变化之后，每台发电机组所承当的出力变化量为： 、KGi (11) 2.3. 系统频率特性 (11)式仅考虑了发电机组的静态功频特性，没有考虑负荷的静态频率特性。实际上， 当系统频率下降时，负荷功率将随之减小；系统频率上升时，负荷功率将随之增加。设系统 n 负荷增加APL，引起系统频率降低 Af ,发电机组出力增加 Z

16、 S ,两者作用后的平衡方 i 程式为： n 上PGi Gi n WPGi 自动发电控制(AGC )的原理及应用 中国南方电网 HIRA bML 9 叩L = Ri 一 K L 渚 i =4自动发电控制AGC 的原理及应用 毛 史粤恿秘照. 10 (12) 参考(9)式，有： n .：PL - _寸 KGi.f - K L.:f i 4 (13) 即： . FL n KGi KL i -1 (14) 由此可见，系统频率变化不仅与负荷变化有关， 还与发电机组的功频静态特性系数及负 荷频率特性系数有关。 n KS = KGi KL i (15) 其中：KS称为电力系统频率特性系数。那么有: .：f

17、 (16) 每台发电机组所承当的出力变化量为: (17) 2.4. 独立系统调频 当负荷变化引起系统频率与发电出力变化的过程如图五所示: .：f *Gi K Gi KS 自动发电控制(AGC )的原理及应用 中国南方电网 UML 11 I I I I M I 1 I I 1 I II / / / 图五 原先系统负荷 PL与发电出力平衡时，系统频率为 f ,运行点位于 a。当负荷增加 , .、. 一 ,、. . . 一一 APL =PL -PL而变为PL ,即负何的频率特性矢然向上平移到 PL ,您仃点瞬间由a移到bo 如果发电机组调速器不起作用，出力仍为 PL ,将引起系统频率下降，沿负荷的频

18、率特性达 到平衡，您仃点由b移到c。此时频率为 f，频率变化量 Af = f f。由于发电机组 调速器的作用，将因频率的下降而增加出力， 沿机组的功频静态特性， 运行点从a向d移动, 与负何的频率特性直线相交于 d,到达新的平衡。此时负何为 PL ,发电机组增加的出力为 APL =PL -PL，频率为 f，频率变化量 Af = f f ,且&,显然比单 靠负荷的频率特性造成的频率偏移要小。这一过程就是频率的一次调节。由于 f o o o oo o oo o o o oo o oo teoooo ooo teoooo ooo I 43 2 1I 43 2 1 自动发电控制AGC 的原理及

19、应用 毛史即恿秘贸 21 其中：d2为反调锁定因子(0,1) , T为时间偏差修正系数(MW/Sec), A At t 为标准时间与 电钟时间偏差(Sec)。 如果考虑联络线交换功率的累计调节误差补偿，那么响应的算法为： ACE = . ：PT 10 K s . f - d 1R. ：e 34 其中：di为反调锁定因子0,1 , R为归还比例0.1-1, Ae为无意交换电量。 完整的ACE算法为： ACE =.：PT 10Ks.：f d1 R.：e d2：t 35 4.4. 区域控制方式 所谓区域控制方式是指实现 AGC控制目标的控制模式，也就是选择 ACE算法的调度 操作方式，通常有以下五种

20、模式： 定系统频率控制方式 Constant Frequency Regulation Control , CFRC 。这种方 式的ACE只反映系统频率的变化，采用30式算法。参照系统频率系数，调节 受控发电机组的功率，使系统频率到达基准值； 定净交换功率控制方式 Constant Net Interchange Control , CNIC 。这种方式的 ACE仅反映互联电网的有功交换功率 ，采用31式算法。按照互联电网交换功 率方案，调节受控发电机组的功率，使联络线净交换功率到达方案值； 定联络线偏差控制方式 Tie Line Bias Control , TLBC 。这种方式的 ACE同

21、时 反映系统频率的变化和互联电网的有功交换功率 ，采用32式算法。 时差校正Time Error Correction , TEQ。这种方式被用来解决频率调节累计误 差造成标准时钟与电钟时差的辅助修正手段 ，采用33式算法。 无意交换电量补偿Inadvertent Interchange Correction , IIC 。作为解决联 络线交换功率调节累计误差造成无意交换电量的辅助修正手段 ，采用34式算法。 自动发电控制(AGC )的原理及应用 22 4.5. ACEffi波、补偿及趋势预测 电力系统的频率和联络线交换功率绝不可能是一个恒定值， 从ACE算法计算出来的偏 差值是原始值RAW

22、ACE ，具有很大的随机性，将 RAW ACE按富里叶级数展开，可知 RAW ACE由一系列不同频率的分量组成，其频谱很宽。分析这些分量，可知频率越高的 分量，其幅值越小；峰突越锋利，衰减越快。要求 AGC闭环控制系统紧紧跟随这些变化几自动发电控制(AGC )的原理及应用 是史照憨题照 23 乎是不可能的，因为电力系统的响应速率是有限的，发电机组刚开始响应一个尖峰，紧接 着变成了一个谷刺。所以必须滤除那些快速变化的高频分量，使闭环控制系统只调节那些 与发电机组响应速率相匹配的变化成分， 这就需要对高频分量进行滤波。 在AGC中采用的 是巴特沃斯(Batterworth )低通滤波器，具有如下传

23、递函数： 1 2 n 1 - W 式中：n为滤波器阶数。 为了方便运行操作，通常设置三个不同的时间常数，以提供三个性质相同而响应速度 不同的滤波器，被称之为快、中、慢速滤波器。 ACE在经过屡次计算之后，会产生累积误差，累积补偿的目的就是当误差大于一定的 限度时采取适当的修正措施附加到 ACE的最终结果当中。 为防止AGC在即将实施调节控制时 ACE出现反转趋势而导致过调，较好的方法是在 的最后几个计算周期对 ACE的开展趋势提供预测评估，并将预测结果应用于 ACE的调节 处理当中。 最后提供给 AGC使用的ACE是经高频分量滤波，累积误差补偿、趋势预测计算处理 后的综合结果，作为 AGC控制

24、决策的依据。由 LFC据此按照一定的控制策略再分配给受 控发电机组完成调节。 4.6. 负荷频率控制 LFC的功能是以一定的周期(460秒可调)，按照给定的区域控制方式选定相应的算法， 计算出ACE ,然后按照一定的控制策略将消除偏差的期望值分配给受控发电机组，力图使 ACE趋于零或进入预先规定的死区范围，以解决电力供需的实时平衡，实现 AGC的目的。 LFC根据ACE的计算结果，通过调节受控发电机组来消除系统频率和联络线交换功率的偏 差，这一功能称为偏差调节，也叫 ACE调节。 4.7. 在线经济调度 在线经济调度(Economic Dispatch Control , EDC )，其功能是

25、以一定的周期( 5分钟 可调)，确定发电机组间最经济的出力分配，同时考虑发电机组的响应速率、运行限值和调 节边界余量(Regulating Margins )。EDC的输出为一组经济基点和一组经济参与系数。通 常采用最小边界余量费用( Minmun Margins )，即MIN-MAR 算法来计算可调节发电机组 的经济基点。每次 EDC运行时对参与调节的发电机组均按当时的负荷值和控制区域交换功 率来进行调度。LFC根据EDC提交的发电机组经济基点值来计算期望发电出力， 使其运行 在最优负荷水平，使发电本钱最小，这一功能称为基点调节，也叫 Base调节。如果系统负 自动发电控制AGC 的原理及应

26、用 毛史即恿秘贸 24 荷在两次EDC执行期间受到大幅扰动， 那么由EDC最后计算出的一组经济基点将不再有效， 必须待EDC再次运行后给 LFC提交对应于扰动时的一组新的经济基点。假设可调节发电机 组的运行限值变高或变低，或者某发电机组进入或退出调节， EDC将都自动重新运算。 5. AGC的控制方法 5.1. 机组控制方式 机组控制方式是指按控制策略设定受控发电机组的调度模式， 通常有以下根本的控制方 式： 功率调整(Manual Power Regulate ):这种方式下发电机组按照调度给定的功率目 标或方案曲线，在不超过最大调节速率限制的条件下， 以给定的调节速率进行调整。 当方案曲线

27、出现大幅度跃变并超过设定值时， 自动转为功率调整方式。在逼近增减 目标之后，再自动转为基点设定方式； 基点设定(Manual Base Point Set):这种方式下发电机组按照调度设定的功率值 或方案曲线运行，不参与 ACE调节； 基点调度(Manual Base Point Dispatch ):这种方式下发电厂(机组)按照调度给定 的功率值或方案曲线运行，当 ACE过大时参与辅助调节； 基点调节(Manual Base Point Regulate):这种方式下发电厂(机组)按照调度给定 的功率值或方案曲线运行，当 ACE较大时参与辅助调节； 经济调度(Economic Dispatc

28、h):这种方式下发电厂(机组)按照在EDC计算给定 的基点运行，当 ACE过大时参与辅助调节； 偏差调节(Error Regulate ):这种方式下发电机组在可调范围直接跟踪 ACE的变 化进行调节； 自动调节(Automatic Regulate):这种方式下发电厂(机组)按照在EDC计算给定 的基点运行，同时还参与 ACE调节。 有的系统还提供缺省的控制方式指定手段，当机组 AGC投入时能够自动设定。自动发电控制(AGC )的原理及应用 中国南方电网 25 频率控制区段与控制策略为:5.2. 控制区段与策略 为保证AGC平滑、稳定而有效地实现电力供需的实时平衡，防止在减小 ACE的过程

29、中出现过调或欠调，划分了控制区段和与之相协调的控制策略。控制区段用于表示 ACE的 严重程度，如图十一所示: ,ME 控制策略将受控发电机组的调节响应分布于不同的控制区段, ACE 以便决定那些受控发电机 组直接参与偏差调节， 那些遵循发电方案或在线经济调度进行基点调节。 随着ACE的加大, 参加偏差调节的发电机组应越来越多，基点调节的发电机组那么越来越少。 ACE控制区段与控制策略为: 死区(Deadband Zone):在此区段 ACE很小，参与偏差调节的发电机组不作任 何调节，参与基点调节的发电机组逼近基点值。 命令区(Command Zone ):也称为正常区(Normal Zone)

30、，在此区段 ACE较小, 参与偏差调节的发电机组立即跟踪调节，参与基点调节的发电机组仍然在基点值 附近运行。 允许区(Permissive Zone):也称为帮助区( Assist Zon，在此区段 ACE较大, 在参与偏差调节的发电机组跟踪调节的同时，局部参与基点调节的发电机组参加 到偏差调节当中进行辅助调节。当偏差消除之后参与辅助调节的发电机组重新逼 近基点值。 紧急区(Emergency Zone):在此区段 ACE过大，参与偏差的发电机组在执行调 节的同时，所有参与基点调节的发电机组立即脱离基点值参加到偏差当中进行辅 助调节。当偏差消除之后参与辅助调节的发电机组又重新逼近基点值。 随着

31、控制性能标准(Control Performance Standard , CPS)的推行和运用，增加了了 按频率偏移程度划分的控制区段，如图十二所示: af 图十二 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史即恿秘贸 26 松弛区(Relaxing Zone):在此区段频率偏差很小，当 ACE小于等于给定死区值 时，不调整发电机组出力；当 ACE大于给定死区值时，为防止无意电量偏差增大 或频率偏差反向，可调整机组出力使ACE向相反方向变化，直到小于给定死区值。 参与偏差调节的发电机组立即跟踪调节，参与基点调节的发电机组仍然在基点值 附近运行。 正常区(Normal Zone ):在此区段频率偏差

32、较小， 当ACE Af 0 ,为保证ACE 对频率的帮助作用可不调整机组出力；当 ACE，Af?0，且ACE大于给定死区 值时，调整机组出力使ACE与频率偏差符号相反。参与偏差调节的发电机组立即 跟踪调节，局部参与基点调节的发电机组参加到偏差调节当中进行辅助调节； 紧急区(Emergency Zone):在此区段频率偏差较大，当 ACE ，Af 0 ,为保证 ACE对频率的帮助作用可不调整机组出力；当 ACE ，Af?0 ,调整机组出力使 ACE与频率偏差符号相反。所有参与基点调节的发电机组立即脱离基点值参加到 偏差当中进行辅助调节。当偏差消除之后参与辅助调节的发电机组又重新逼近基 点值。 所

33、有控制区可分为正负两个带区并能分别予以设定。 5.3. 区域需求 区域需求(Area Requirement , AR),是指LFC每一计算周期根据 ACE、上次控制发 出后预期响应ANR和死区段及命令段之间的门槛值 DBMW计算出的调节增量。当 AR需 要使ACE调节过零，即全死区段模式( Full-time Deadband Mode )时： AR =-ACE 一ANR DBMW (36) 当AR只需要使 ACE调节到零，即局部死区段模式( Part-time Deadband Mode )时， 那么： AR - - ACE -ANR (37) 5.4. 机组功率分配 AGC要对发电机组分

34、配的有功功率包含有两个局部，即： 将消除ACE所需增减的控制调节有功功率分配给发电机组； 将EDC按经济调度原那么计算的方案功率和方案外负荷或人工输入的发电方案曲 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史即恿秘贸 27 线形成各机组基点功率分配给发电机组。 对于区域需求，AGC发出的调节功率 Pr按比例积分式计算： t Pr = Gl ARdt G p AR = Pl Pp 0 38 其中：Gi、Gp分别为控制的积分增益和比例增益， Pi、Pp分别为控制的稳态和暂态 调节功率。Pr的分配周期与LFC的运行周期同步，一般为 4 10秒，以满足实时调节的要 求。Pr分配到机组i的设点功率Psi为：

35、Psi = Pbi 牌既 iR *Pp 39 其中：Pbi为控制机组i实际功率点，oti为控制机组i的经济分配系数，且 0i = 1 , Pi为控制机组i的调节分配系数，且 K =1。 AGC分配到机组i的功率增量为： 盘 Psi = Psi - Pbi 40 2 2和白又有以下三种形式： 原始分配系数RAW 。对于调节分配系数来说就是机组的响应速率；对于经济 分配系数来说那么是本钱微增率曲线在机组基点值处斜率得倒数； 手动强制分配系数MAN 。这种分配系数由操作员人工输入，一旦存在将优先 于原始分配系数； 标准化分配系数NORM 。这是LFC进行分配计算时实际使用的内局部配系数。 机组i的标

36、准化分配系数等于其非标准化分配系数与所有入选机组非标准化分配自动发电控制(AGC )的原理及应用 毛 史粤恿秘国 28 系数总和的比值。即： 二 i 、Z ni 二 .刍 i (41) (42) 5.5. 机组期望功率 发电机组的期望功率( Unit Destination Generation , UDG )与其控制方式和当前 ACE落入的控制区段有关，具体情况如下表所示： 控制策略 死区 命令区 允许区 紧急区 基点设定 方案基点BPS 方案基点BPS 方案基点BPS 条件基点BPR 基点调度 方案基点BPS 方案基点BPS 条件基点BPR 响应调节UDGr 基点调节 方案基点BPS 条件

37、基点BPR 响应调节UDGr 响应调节UDGr 经济调度 不做控制NC 经济基点UDGe 经济基点UDGe 响应调节UDGr 偏差调T 不做控制NC 响应调节UDGr 响应调节UDGr 响应调节UDGr 自动调节 不做控制NC 经济调节UDGer 响应调节UDGr 响应调节UDGr 在表中，“方案基点表示向基点逼近，不考虑对 ACE的影响。“条件基点表示向基 点逼近前，考虑对 ACE的影响，假设向基点逼近会进一步增大 ACE,那么保持不动；假设向基点 逼近将减少 ACE那么作变动。经济基点表示按 EDC的要求，向最经济的基点逼近；响应调 节表示既不考虑方案基点也不考虑经济基点，响应期望的功率分

38、配，参与 ACE调节。 发电机组经济调节期望功率 UDG er的计算方程式为： UDG er 二UEBP UEPF DG 广URPF (43) 其中：UEBP为上次EDC运行时计算的经济基点， UEPF 数，URPF =的为一组调节分配系数， DG为自上次EDC AR n - 、一一 一 W 为一组经济分配系 运行以来总的发电出力变化 自动发电控制(AGC )的原理及应用 毛史副迎忠照 29 量。 经济基点期望功率UDG e的计算方程式为： UDG e =UEBP UEPF DG (44) 响应调节期望功率UDG r的计算方程式为： UDG r = URPF AR UMW (45) 其中：UM

39、W为当前实际出力。 发电机组要参与调节，其期望功率UDG与实际功率UMW 必然存在偏差，称为机组控 制偏差(Unit Control Error , UCE ),偏差的符号为正表示要增加功率，符号为负表示要减 少功率。发电机组i的控制偏差UCE为： UCE i =UDG i -UMW i (46) 前面已经提到，向发电机组 i发出调节指令要按一定的控制周期( Unit Control Period , UCP ) UCP i来发送： . ：UDG i UCP i = - URS i (47) 其中：AUDG i为调节增量(MW, US i为响应速率(Unit Reponse Speed, UR

40、S) (MW/min)。响应速率是每分钟有功功率的变化量。 当一个调节指令发送给某发电机组 i时，其控制周期值开始递减， 为0后表示周期已到， 可以再次向该发电机组发出调节指令。 如果新的调节指令与前一指令控制方向相反， 那 么 不考 虑这一周期。 在某一时间，对某发电机组 i要求发电(Requirement Generation , RG ) RG i : 自动发电控制(AGC )的原理及应用 毛史副迎忠照 30 0 . RG i =UMW i LUDG i (48) 其中：UMW i为m个周期后以实际功率设置的初始值。 当调节指令发出后，在时间 n，对将要得到的响应有个预期，称为时间 n时

41、的预期响应自动发电控制(AGC )的原理及应用 31 中国南方电网 CXLHA llKU (Unit Anticipated Response, UAR ) UAR (,其算法为 n n 1 n 1 UAR i =UC i UAR i - _(URS i .：T ) UAR 一 NE 0) (49) 其中：UC i为正常响应后的发电增量， AT为LFC执行周期。 对控制区域的预期响应( Area Anticipated Response, AAR) AAR n : n n n AAR = 、 UAR i i =1 (50) 由于种种原因可能并没有响应控制信号，因此需要对响应情况进行判断。故 n

42、个周期 (n 100 % , CPS 2 N90% 。其计算公式为: 均值Af 的乘积，除以十倍的频率偏差系数 Bi ,应小于年实际频率与标准 频率偏差一分钟平均值的均方差 I )； 2 CPS2标准：在一小时六个时间段, 控制区域的 ACE 的十分钟平均值，必须控制在 x (ACE AVG - min - f AVG min ) ACE AVG - min 为控制 Bi为控制区的系统 自动发电控制AGC 的原理及应用 39 中国南方电网 HIRA IMLl- 、(ACE AVG - min LfAVG min ) CF = - 2 - = -10nK i ；1 (57) CPS 1 = (2

43、 _CF * 100 % (58) _ 给定期间合格 ACE AVG -10min数 CPS 2 = - 100 % 给定期间全部 ACE AVG -10min数 (59) CPS的控制要求如图十五所示: 图十五 7. AGC的控制对象 AGC的最终控制作用对象就是具备 AGC功能的发电厂及其发电机组。根据发电厂控 制装置的不同，AGC有多种控制类型，所采用的控制指令信号和处理方法是不同的。通常 控制指令信号有两种类型，即： 设点功率控制类型：这种类型的控制信号是由当前实发值加调节增量构成的有功 功率的模拟量。其优点是期望目标准确，给定数据没有时间间隔限制，缺点是在 发电机组参与遥调之前，需将

44、当前实际发电功率发送给发电机组装置，初始化设 点功率，防止当地因实际发电功率与设点偏差过大引起误调； 升降脉冲控制类型：这种类型的控制信号是由时间可变长度构成的升降脉冲宽度 数据，不同的脉宽对应不同的调节增量。其优点是直接控制机组调速器增减有功 功率，响应灵敏，缺点是脉冲指令存在时间间隔，连续发送会导致脉冲间隔丧失自动发电控制(AGC )的原理及应用 中国南方电网 40 而产生累积，形成很大的调节幅度造成误调。 7.1. 电厂控制器 电厂控制器(Plant Local Control , PLC ),也叫上位机。现在许多发电厂(特别是水电 厂)采用的是计算机监控系统。大多数情况下，一台 P L

45、C能同时控制多台机组，各台机组 以成组方式接受 P LC的控制。AGC对P LC采用设点功率控制信号， 向多台机组给定一个 总的设点功率指令，由P LC将有功功率要求按当地策略分配给参加成组调节的机组控制单 元。其控制结构如图十六所示： 7.2. 机组控制单元 机组控制单元(Local Control Unit , LCU ),也叫下位机，通常是指水电机组的控制装 置，在火电厂通常那么是指分散控制系统( Distributed Control System , DCS)。LCU响应来 自P LC或直接从调度中心发出的设点功率控制指令，经分析比拟后以增减功率的变脉宽信 号发送给机组调速器并跟踪机

46、组实发功率，直到逐渐逼近期望值。 DCS 一般是直接响应从 调度中心发出的设点功率控制指令， 经分析比拟后，协调控制机炉辅助系统并跟踪机组实发 功率，直到逐渐逼近期望值。其控制结构如图十七所示: AGC 图十六 图十七 自动发电控制(AGC )的原理及应用 中国南方电网 41 7.3. RTL制装置 远动终端(Remote Terminal Unit , RTU )控制装置是一种简易的发电机组控制方法, 这种装置接收从调度中心发出的机组发电功率升降脉冲控制指令, 功率，其功率期望值的逼近是由 AGC来判断的，没有中间闭环处理，如图十八所示: 7.4. 机组运行状态 AGC运行信号，通过遥信反映

47、给调度中心，可由单一的 或多个逻辑状态量组合构成，可以表现为以下状态信息: AGC入：这种状态表示发电机组的发电出力调节控制权已经交给调度中心远方控 制； 允许调度中心控制; 不允许调度中心控制; 自动状态：这种状态表示发电机组正在并网运行，发电出力调节控制权由当地掌 握，以自动方式进行调节控制； 手动状态：这种状态表示发电机组正在并网运行，发电出力调节控制权由当地掌 握，通过人工进行手动调节控制； 运行状态；这种状态表示发电机组正在并网运行； 停机状态：这种状态表示发电机组没有并网运行； 可调状态：这种状态表示发电机组已经解列备用，需要时可投入使用 失备状态：。这种状态表示发电机组正在检修，

48、不能使用。 除此之外能根据需要自行定义其它运行状态。只有遥调状态才可以按控制策略设定机直接控制调速器增减有功 机组运行状态是发电机组的 AG妪出：这种状态表示发电机组正在并网运行, 发电出力调节控制权由当地掌握; AGC允许：这种状态表示发电机组正在并网运行, 发电出力调节控制权由当地掌握 AG成止：这种状态表示发电机组正在并网运行, 发电出力调节控制权由当地掌握 图十八 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史即恿秘贸 42 组控制模式，否那么机组控制模式将自动转为空缺控制模式并发出警示信息。 7.5. 控制器信号接口 AGC要完成控制，需要采集参与遥调的发电机组的运行参数作为控制调节的参数，

49、同 时要向控制器发送指令信号。 其中，下行信号为： 发电机组有功功率设定值，遥调 AO数字量。采用硬接线方式连接时为 20mA 输出，假设有源24V外供电对发电厂控制系统输入有影响，那么应加装电压隔离装置； AGC遥调请求，遥控DO开关量或脉冲量。为电网调度中心的遥调控制请求 AGC请求命令，可选； AGC投入指令，遥控DO开关量。为电网调度中心的为 AGC投入操作指令 AGC投入/退出切换，可选。 上行信号为: AGC投入/退出，遥信DI开关量。为发电机组 AGC功能投入/退出信号； AGC允许/禁止，遥信DI开关量。为发电机组是否允许 AGC功能投入信号； 机组自动/手动，遥信DI开关量。

50、为发电机组采用自动还是手动控制的状态 信号； 机组运行/停机，遥信DI 开关量。为发电机组是否并网运行的状态信号； 机组可调/失备，遥信DI开关量。为发电机组是否备用的状态信号。 机组有功功率，遥测AI数字量。为发电机组的实时发电出力。采用硬接线方 式连接时为4 20mA输入，假设有源24V外供电对计算机监控系统或远动终端 输入有影响的那么应加装电压隔离装置； 机组当地频率，遥测AI 数字量。为发电机组的频率。采用硬接线方式连接时 为420mA输入，假设有源24V外供电对计算机监控系统或远动终端输入有影 响的那么应加装电压隔离装置。 机组调节上限，遥测AI 数字量，可选。为发电厂当地控制系统根

51、据运行工况 测算出的调节范围最大值。采用硬接线方式连接时为 4 20mA输入，假设有源24V 外供电对计算机监控系统或远动终端输入有影响的那么应加装电压隔离装置； 机组调节下限，遥测AI 数字量，可选。为发电厂当地控制系统根据运行工况 测算出的调节范围最大值。采用硬接线方式连接时为 4 20mA输入，假设有源24V 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史即恿秘贸 43 外供电对计算机监控系统或远动终端输入有影响的那么应加装电压隔离装置； 机组调节上升速率，遥测 AI 数字量，可选。为发电厂当地控制系统根据运行 工况测算出的增出力响应速率。采用硬接线方式连接时为 4 20mA输入，假设有源 24

52、V外供电对计算机监控系统或远动终端输入有影响的那么应加装电压隔离装 置； 机组调节下降速率，遥测 AI 数字量，可选。为发电厂当地控制系统根据运行 工况测算出的减出力响应速率。采用硬接线方式连接时为 4 20mA输入，假设有源 24V外供电对计算机监控系统或远动终端输入有影响的那么应加装电压隔离装 置。 8. AGC的操作与监视 8.1. 运行操作方式 为准确把握 AGC的运行，通常提供以下运行操作方式： 正常方式：在这种方式下， LFC通过SCADA提取电网频率、联络线有功功率、受 控发电机组功率及其控制模式等遥测量，根据基准频率、互联电网净交换功率计 划值以及预先设定的修正值计算出 ACE

53、并向受控发电机组发送增减功率的控制信 号。与此同时，完成备用容量的计算、监视预期的响应性能，统计分析出控制效 果，刷新显示当前运行状态及越限告警情况。正常方式能在人机交互画面上人为 设定； 监视方式：在这种方式下， AGC软件系统仍然正常运行，但不向受控发电机组发 送遥调控制指令。监视方式能在人机交互画面上人为设定； 离线方式：在这种方式下， AGC软件系统仍然正常运行，但不接收遥测、遥信信 息，不作任何计算，也不发送任何指令，即处于静止状态。离线方式能在人机交 互画面上人为设定。 8.2. 运行监视状态 为了解并纪录 AGC的运行情况，通常提供以下运行监视状态：自动发电控制AGC 的原理及应

54、用 圭坦煎秘囹 44 在线：当AGC软件系统所有功能运行正常且至少有一座发电厂或一台机组在受控 状态时表示为在线状态ON ; 闲置：当AGC处于正常方式但没有任何发电厂或机组参与控制时表示为闲置状态 IDLE ; 暂停：当AGC频率遥测无效、或多点频率遥测均方根越限、 或联络线有功遥测无 效、或联络线有功遥测跳变、或联络线有功遥测超过稳定极限时表示为暂停状态 PAUS，此时AGC的LFC功能依然进行 ACE的计算，当前运行状态及越限告 警依然刷新显示，但不向受控发电机组发送任何控制指令，相应的预期响应性能 的监视和备用容量的计算、控制效果的统计分析被暂停。假设造成暂停的原因消失， AGC自动恢

55、复到正常； 挂起：当AGC频率遥测或联络线有功遥测无效已超过规定的时间限制、 或频率遥 测超过设定的允许范围时表示为挂起状态 SUSP，此时AGC的LFC功能依然 进行ACE的计算，当前运行状态及越限告警依然刷新显示，但不向受控发电机组 发送任何控制指令，相应的预期响应性能的监视和备用容量的计算、控制效果的 统计分析被暂停。假设造成挂起的原因消失， 通常AGC不能自动恢复到正常， 需要 人工进行切换； 监视：当人为阻止 AGC向受到调度端控制的发电厂和机组发送遥调控制指令时表 示为监视状态MON ; 离线：当人为停止 AGC功能时表示为离线状态OFF 。 在线、监视和离线状态在人工改变操作方式

56、时转变、 ，闲置、暂停、挂起通常由软件判 定切换。 8.3. 备用容量监视 备用容量监视根据发电机组的功率、 限值和响应速率，按一定的周期来计算，用于监视 各种运行要求的备用容量裕度。通常有以下备用容量监视计算： 调节裕度：指受控发电机组现有调节能力之和。分为上调和下调备用。调节裕度 受响应速率、调节范围和极限范围的约束； 旋转备用：指已经并网运行，随时准备接带负荷的备用发电容量； 非旋转备用：指可以并网运行并能在一定时间内接带负荷的备用发电容量； 可调备用：旋转备用与非旋转备用之和。 自动发电控制AGC 的原理及应用 毛史即恿秘贸 45 备用容量监视计算在 AGC处于挂起和暂停状态时暂停执行。 备用需求应根据系统负荷 的某一百分数和最大在线机组占系统负荷的百分数确定。 8.4. 控制性能监视 为验证AGC的运行效果，根据北美电力可靠性协会 NERC 制定的控制性能标准提 供统计评价，同时对发电机组的受控情况进行跟踪日志纪录及统计。 控制性能统计评价包含以下内容：