自动发电控制考核标准

1、第一部分第一部分自动发电控制自动发电控制(AGC)一、一、 概述概述1、自动发电控制的提出和主要功能 自动发电控制就是控制机组的出力使系统频率和区域间净交换功率维持在计划值，并且在此前提下使系统运行最经济。它的控制目标如下： (1) 维持系统频率在允许的误差范围内。国家电力行业标准规定: 系统频率为50Hz，对于装机容量在3000MW以上的电力系统，维持其系统频率偏差在 0.1HZ内； 3000MW 以下的电力系统频率偏差不超过0.2HZ。频率偏移引起的电钟误差累积值不超过5秒，超过时自动或手动矫正。 (2) 维持本系统对外系统的净交换功率在计划值，由净交换功率偏移引起的交换电量偏差累积可以按

2、峰、谷时段分别计算和偿还。 (3) 在满足频率和对外净交换功率计划的情况下，按经济原则安排受控机组出力，使整个系统运行最经济。2、AGC工作原理（1）AGC是闭环控制系统SCADAAGC RTU 调 功 装 置 及 调 速 器 PGiPdi电力系统Pdi+PGifPTi此闭环控制系统可分为两层。 一层为负荷分配回路， AGC 通过RTU，通讯通道及SCADA获取所需的实时量测数据，由AGC程序形成以区域控制偏差（ACE）为反馈信号的系统调节功率，根据机组的实测功率和系统的调节功率，按经济分配的原则分配给各机组，并计算出各机组或电厂的控制命令，再通过SCADA、通道及RTU送到电厂的机组调功装置

3、；另一层是各机组的控制回路， 它调节机组出力 （二次调节） 使之跟踪AGC的控制命令，最终达到AGC的控制目的。AGC发送给机组调功装置的控制命令最好以设定功率(setpoint)方式发出(2)、AGC的控制方式 AGC的控制方式决定着ACE的计算公式，AGC有如下三种基本控制方式： 定频率控制方式 （CFC） 在此方式下，AGC以维持系统频率在一给定值为目标控制机组出力，ACE中只包含由频率偏离给定值产生的ACE分量。 定联络线净交换功率控制 （CNIC） 在此方式下，AGC的控制目标是维持本系统与相邻系统的联络线净交换功率在计划值，ACE中只有净交换功率的偏移量。 联络线净交换功率与频率偏

4、移控制方式（TBC） 在此方式下，AGC的控制目标是维持系统的频率及联络线净交换功率在计划值，ACE包括频率偏移产生的ACE分量及净交换功率偏移产生的ACE分量。（3）、 AGC的运行状态AGC的运行状态一般有三种：在线控制、监视和停运。 在线控制（ON） 当AGC的状态为在线控制时，AGC计算区域控制误差ACE、系统总出力及总负荷，发送控制命令到机组，监视机组的响应性能及AGC的控制效果即完成AGC的所有功能。 监视 （MON）当AGC状态为监视时，AGC只进行计算，不发送控制命令给机组，也不监视机组的响应情况。 停运 （OFF）当AGC处于停运状态时，AGC不进行任何计算和处理。 ACE的

5、计算公式由AGC的控制方式决定，ACE的基本分量计算公式有如下三种： 定频率控制 (1) 定联络线净交换功率控制 (2) 定联络线净交换功率及频率偏移控制 (3) 式中：B 系统的综合频率偏移特性MW/HZf 0 系统的计划（额定）频率HZf 系统频率的实测值 HZI0 本系统与相邻系统的净交换功率计划值MWPtj 第 j 条联络线的实际潮流功率MW当进行时差和交换电量累积偏差矫正时，ACE的值为上述公式计算出的ACE基本分量与调整量之和。（4）、ACE的计算与处理)(0ffACE00)()(IPffACETj0)(IPACETjAGC还可以对交换电量累积偏差及电钟误差进行矫正，矫正可以人工启

6、动或自动启动。矫正方法是在净交换功率计划和标准频率上加上偏置Io和fo，用反方向的时间累积消除交换电量累积偏差E和电钟误差t。 时差矫正当进行时差校正时，ACE的调整量为式中： 为系统的综合频率偏移系数（MW/HZ）fo 标准频率偏移量，其值与实际时差反符号。fo不能太大，一般取0.02HZ，这样要矫正t5秒时，所需的校正时间T为： =35小时时差只能在AGC控制方式为定频率控制或定联络线净交换功率与频率偏移时矫正。 交换电量累积偏差矫正进行交换电量累积偏差E矫正时，ACE增加的调整量为： E 交换电量累积偏差值H 进行电量累积偏差矫正的小时数。交换电量累积偏差只能在AGC控制方式为定联络线净

7、交换功率控制或定联络线功率与频率偏移方式时矫正。 (5)、交换电量累积偏差及电钟误差的矫正0* fACE00*3600*fftTHEIACE0为保证电力系统的安全运行，避免系统自然波动引起不必要的频繁调节，AGC对形成控制系统调节信号的区域控制误差ACE进行滤波, 抑制其高频分量，采用一阶低通滤波， ACE 滤波后的值为， 公式如下： (4)式中：ACEFIL 滤波后的ACE值K 第K次滤波ACEDTF ACE的滤波系数计算ACE的积分值(ACEINT)ACE的积分值由下式求出式中：Tagc AGC的运行周期(6)、对ACE进行滤波)(*11kkkkACEFILACEACEDTFACEFILA

8、CEFILAGCkktTACEFILACEINTACEFILdtACEINT*10ACEFILK + 1(7)、计算AGC的总调节功率区域AGC的调节功率由两部分组成：一部分是ACE的比例分量，另一部分是ACE的积分分量。计算公式如下： 式中： PR 系统总调节功率 PI 系统稳态调节功率 PP 系统暂态调节功率 GI 积分增益系数 GP 比例增益系数PIPIRPPACEFILGACEINTGP)*()*(8)、AGC的控制区间 AGC根据滤波后的ACE值划分控制区间，不同区间采用不同的控制策略，一般控制区间分为四个，如下图所示：紧急调节 许可调节 正常调节 死区 正常调节 许可调节 紧急调死

9、区：当ACE的值在死区范围内时，AGC不给电厂控制器（ PLC ) 发送控制命令。正常调节区间：当ACE的值在此区间时，AGC根据PLC 的控制方式、基点功率承担方式及调节功率承担方式计算PLC的功率设定值及控制信号，不考虑区域控制误差 ACE的方向，将PLC的设定功率控制命令送到厂站端机组的调功装置。许可控制区间：AGC计算出的PLC功率增量（PLC的功率设定值与其当前实发功率之差）可能有正有负，当ACE处于这一区间时，AGC只允许功率增量与ACE异号（即使ACE减小）的PLC改变其所控制的机组出力，其它PLC的出力维持其原值不变。紧急控制区间：当ACE处于紧急控制区间时，AGC忽略掉考虑经

10、济性的机组出力分配原则，直接按紧急情况下的机组带出力原则调节出力，使 ACE值能迅速减小。（9）系统重要参数的监视与处理 系统频率当AGC的控制方式为定频率控制或定联络线净交换功率及频率偏移控制时，频率量测无效或丢失的时间间隔大于给定值时，AGC则暂停，并发出报警信息通知调度员处理。当AGC检测出电网频差很大时（如超过0.45HZ），AGC立即挂起，这时系统可能已属于事故状态，由人工处理。 联络线的量测当AGC检测到一条或多条联络线的有功功率量测无效或丢失的时间间隔大于给定值时，AGC则暂停，并报警通知调度员。当联络线净交换功率偏差超过限值时，AGC则发出报警信息。 电钟误差当电钟误差超过限值

11、时，AGC发出报警信息，通知调度员。 （10）PLC的控制及PLC期望出力的计算AGC的控制信号 由电网控制中心送至厂站RTU, 再由RTU到电厂控制器PLC，然后PLC再对机组功率进行调节。PLC的参数如出力、调节速率及出力上、下限，由其所控制的每台机组的参数累加得出。PLC的控制方式（AUT）方式：处于此方式的PLC由AGC直接控制。调度员人工下定值（SUB）方式：处于此方式的PLC由调度员人工控制。“当地”(MAN)控制方式：PLC处于在线状态，但PLC由电厂当地控制，而不受AGC控制。“离线”（OFF）方式：当PLC的控制方式为离线时，PLC处于停运状态，但必要时可以投运。“测试”（T

12、EST）方式：处于此方式时，AGC对该PLC所控制的机组正在进行响应试验。（11）、PLC承担基本功率和调节功率的方式当AGC对机组进行控制时，每个PLC要选择其承担基本功率的方式，PLC承担基点功率的方式有以下三种： 人工计划方式（“BL”方式）当PLC在此方式时，它所控制机组的基本功率从调度员输入的基本功率计划中获取。 平均方式 （“AV”方式）当PLC在此方式时，它所控制机组的基本功率是经济功率上下限的平均值。 经济调度方式（“CE” 方式）当PLC在此方式时，它所控制机组的基本功率由在线经济调度ED程序计算，一般5分钟计算一次。PLC承担调节功率的方式有以下三种。不调节方式：当PLC在

13、此方式时，它所控制的机组出力只跟踪它的基本功率，不参加ACE的调节。调节方式：当PLC在此方式时且ACE大于死区限值时，它所控制的机组要承担系统的调节功率，参与ACE的调整紧急调节方式：当PLC在此方式时且只有当ACE的值进入紧急调节区时，它所控制的机组才承担ACE的调整，承担系统的调节功率（12）计算PLC的期望出力(Setpoint)( A ) 当ACE的值处在正常调节区间和许可调节区间时，对于控制方式为AGC的PLC，其期望出力一般由三部分组成，即PLC的基本功率、比例调节功率及积分调节功率，计算公式如下： njPjiInjjibiSPiPPPP11*)/(*)/( ( 7 )式中：Ps

14、pi PLC i 的期望出力设定值 SetpointPbi PLC i 的基本功率，为其所控制机组的基点功率之和，机组的基点功率可以是人工计划给定或由在线ED计算。i PLC i 的经济参与因子，一般为其所控制机组在微增率曲线上Pbi处切线斜率的倒数和。iPLC i 的比例分配因子，根据其所控制机组的调节速率或由系统维护人员给出。（B）由上式计算出的PLC期望出力，必须通过如下限值检查PLC响应速率限制：每个PLC的响应速率等于其控制机组的响应速率之和，根据PLC的响应速率计算出每个AGC周期允许该PLC的上升或下降最大功率增量，功率调节信号不能超出此功率上升或下降的增量。PLC的出力上下限：

15、如果功率调节信号与PLC当前出力之和大于PLC出力的上限，当功率调节信号为正时，功率变化信号修正为：功率调节信号PLC出力上限PLC的当前出力如果功率调节信号与PLC当前出力之和小于PLC出力的下限, 且功率调节信号为负时，功率调节信号修正为：功率调节信号PLC出力下限PLC的当前出力死区限制：当PLC的功率调节信号的值小于死区其限值时，功率调节信号设置为零。许可调节区检查：当ACE的值在许可调节区间时，AGC将封锁那些不能使ACE减少的PLC的功率调节信号。通过上述限制后有些PLC的功率调节信号不能被发送出去，因此必须对剩余的系统调节功率再分配，分配给那些能再承担调节功率的PLC。PLC的S

16、etpoint最终值为： SetpointPLC的当前出力PLC的功率调节信号 （13） 监视PLC控制的机组对调节信号的响应当PLC控制方式为AGC时，对该PLC所控制机组要进行响应监视，在一定周期内，若Setpoint增量与实际功率增量之比小于一给定值时，则认为该PLC不能跟踪其控制信号，将此PLC挂起，并发出报警信息，通知调度员。（14） 备用监视备用监视 备用监视计算给出系统的备用情况，它按一定的周期进行计算. 备用有以下三种：旋转备用 指在线的可以通过调速器使用的发电备用。运行备用 也称总备用，指在10分钟内有效的备用，为系统的旋转备用和10分钟之内有效的非旋转备用之和。调节备用 可

17、以由AGC调节的发电容量，包括上、下两个方向的发电调节容量。各种备用的算式如下：机组的旋转备用机组出力上限机组的当前出力系统的旋转备用为各机组的旋转备用之和。系统的总备用为系统的旋转备用和10分钟之内有效的非旋转备用之和。只有机组状态为AGC的机组才具有调节备用：机组的上升方向的调节备用机组出力上限机组当前出力机组的下降方向的调节备用机组的当前出力机组的下限系统的调节备用为各机组的调节备用之和。当备用监视功能发现系统的实际旋转备用容量小于求值时则发出报警信号。第二部分第二部分自动发电控制考核标准自动发电控制考核标准负荷频率控制（1） 电网在实际运行中，由于负荷连续随机变化，总存在发电与负荷之间

18、偏差，从而导致电网实际频率与同步标准频率的偏移。 为保证电网频率质量，需实时跟踪电网负荷的变化，保持电网有功功率的平 衡，对发电机出力进行必要调整。负荷频率控制（2） 一次调整（primary speed control） ：由发电机调速器执行，对短周期负荷变化进行调整。 二次调整（secondary control process ）：对周期较长的负荷变化进行的调整，目前主要由自动发电控制（AGC）完成。负荷频率控制（3）LFC基本功能 控制电网频率为额定值。 控制系统内各区域间或联合系统内各子系统间的交换功率为给定值。 按经济原则安排机组出力，使系统运行最经济。自动发电控制程序模块 数据采

19、集与处理 负荷频率控制（LFC） 机组在线响应测试 备用容量监视 控制性能考核电网自动发电控制一些研究内容 CPS标准及控制策略研究 与EMS其它应用软件（短期负荷预报、安全约束最优潮流、发电计划）的联合； 电力市场环境下的AGC（机组调节性能测试、电厂AGC承担调频辅助服务考核等）； 现代控制理论（如最优控制）的应用控制性能考核标准 负荷频率控制的考核标准目前有两种，即A1、A2标准和CPS1、CPS2标准。 20世纪60年代以来，电力工程界一直采用A1、A2标准作为负荷频率控制的考核标准（如我国的华北和东北电网）。 1997年北美可靠性委员会（NERC）采用CPS1和CPS2标准作为负荷频

20、率控制的考核标准（我国的华东电网和南方电网目前也采用这一标准）。控制性能考核标准（A1、A2) A1标准 在任意十分钟内ACE至少过零一次。 A2标准 任意十分钟ACE的平均值在Ld范围内。 （其中Ld=0.025*p+5，p为电网负荷最大变化速率）A1、A2标准特点 基于工程经验的观点，物理概念直观，但没有任何数学分析基础； 按A1、A2标准进行控制，要求ACE经常过零，对机组调节比较频繁，在某些情况下（如频率偏差和ACE方向相反），不利于频率质量的提高； A1、A2没有反映各控制区对频率的贡献。A1、A2标准控制策略要点 控制目标是使ACE在10分钟内经常过零并且平均值在规定范围内； 按照

21、ACE的大小和给定的静态门槛将ACE分为死区、正常区、帮助区和紧急区四个控制区； 为确保ACE在10分钟内过零和区域故障1分钟内，ACE向减少的方向变化，在ACE不同的控制区内，机组有不同的调节控制方式。 CPS标准条件 只适用于TBC模式控制 互联电网中全部控制区域的ACE值是独立的 互联电网的频率控制建立在长期频率统计基础上 频率偏差服从正态分布 控制性能考核标准（CPS1、CPS2)CPS1标准 要求CPS1大于100为合格，CPS1计算如（1.1)式，其中 （1.1) ACE1为控制区ACE一分钟平均值，f1为一分钟频率平均偏差， B为控制区电网频率特性系数， 为电网一分钟频率平均偏差

22、目标均方根，n为分钟数；CPS2标准 要求十分钟ACE平均值在规定范围L10内的时间大于90 ， L10计算如（1.2）式 （1.2） 其中 为电网十分钟频率平均偏差目标均方根，B为控制区电网 频率特性系数，Bs为互联电网频率特性系数。 100*CF)-(2CPS1)2110n)/(1f1(ACECF1)10)(10(65. 11010sBBL10CPS标准特点 基于概率统计学原理导出，有严格的数学基础； CPS1、CPS2标准明确了互联电网各控制区控制目标，有利于互联电网频率质量的提高； 着眼于控制区域的长期表现，是一种长期控制性能指标； CPS1、CPS2标准不要求ACE在规定时间内过零，

23、可以减少对机组不必要调节； 有利于电网事故支援，并对事故支援作出正确评价CPS1标准推导设互联电网有n个控制区，其中第i个控制区ACE为， （1.3）将全部控制区ACE求和得到 （1.4)将整个互联电网看作与外网无交换的控制区， ，（1.4）式进一步简化为 （1.5)设互联电网频率在一段时间T内（如1年）的控制目标由（1.6）式表示， （1.6）式（1.6）两边平方，得 （1.7) ninifiniiPiACE11101iiiifPACE1001niiPninifiiACE11101)(xfrms2122)()(xxfavgfrmsCPS1标准推导（续）将（1.5）式带入（1.7）式，得到 （

24、1.8）进一步得到 （1.9)将（1.9）分解为n个不等式，对于每一个控制区得到控制性能式 （1.10)进一步导出（1.11)，2111,2)10()(niinitixxACEfavgfrms2111,2110)()(10niinitixxniiACEfavgfrms21,)10/()(ixtifACEavgCPS1标准推导（续） （1.11） 式（1.10）、（1.11)中，平均时间段选取为1年，给控制区域灵活性， 并且是长时期的统计值。%100)10/()(221,ittifACEavgCPS2标准推导令 ，（1.7）式变为， （1.12)将（1.5）式带入（1.7）式， 令 ，得到 （1

25、.13）21022)()(xxfavgfrms10 210112112111)(niiniiniiniixACEACEavgkACEkACEkavgfavgsniik10101CPS2标准推导（续）将（1.13)进一步展开，得 (1.14)假设ACE相互独立，（1.14)交叉乘积项，从而 （1.15)将k表达式带入（1.15) （1.16) 2101112221 ninijjiniiACEACEACEavgk2101221niiACEavgk210112110)(101niiniiniiACEavgCPS2标准推导（续）（1.15)式交换求和号与取平均顺序，并分解成n个不等式,得到 （1.17

26、)即 （1.18)为使90以上得时间ACE平均值满足要求，得到 （1.19)（平均值等于 中的 值，高斯分布90%的数据落在 之间） )10()10()(10isiACEavg210210)10(isiACEavg), 0(2N)65. 165. 1()10()10(65. 1)(10isiACEavgCPS标准控制策略（1） CPS标准ACE控制区域示意图59.9559.9759.9960.0160.0360.05-116116f (H z)AC E（M W）C PS1C PS1C PS2C PS2CPS标准控制策略（2） CPS标准控制是追求CPS1的最大值，同时使ACE平均值在规定范围内

27、； CPS标准控制目标是频率，按频率偏差大小，控制区间分为松弛区、正常区和紧急区; 频率偏差与ACE方向相反时，ACE对频率恢复有帮助作用，不调整机组；方向一致时，可按A1、A2 标准控制策略实现。电网CPS考核内容日统计分时段信息 十分钟CPS1、ACE平均值和罚电量值、考核标识月年汇总信息 CPS1、CPS2值和罚电量累计 按CPS1值、ACE平均值分段计算十分钟罚电量：CPS1200，不计算罚电量；100CPS1200, avg |ACE|L10，不计算罚电量；100CPS1L10，对十分钟ACE平均值超过L10的部分乘以（200CPS1)折换为电量 CPS1100，对十分钟ACE平均值

28、未超过L10的部分乘以（100CPS1)折换为电量电网控制性能监视电网CPS考核第三部分第三部分华北网调自动发电控制华北网调自动发电控制分层协调控制 华北网调AGC程序统一计算各控制区的ACE，经远动通信将ACE下发至各省区，各省区按接收到的ACE调节各控制区机组出力； 华北网调除向各省区下发各自ACE外，还向控制区域属于华北网调的机组下发华北网调ACE。多区域控制 2004年初华北网调与京津唐中调分设，华北网调，华北AGC增加多区域控制功能； 调度员可同时监视各控制区域的ACE和机组备用容量； 网调和中调调度员操作权限分别设置； 提供机组所属控制区域的配置维护工具。机组在线调节性能测定 机组

29、在线调节性能测定功能在2003年底投入运行； 机组在正式投运AGC之前，测试机组调节的上升、下降速率、控制偏差各项参数； 测试在线机组的可调容量、调节速率和控制偏差，根据平均响应速率判别机组的跟踪情况； 在线调节性能测试考虑机组特殊运行区间（如火电机组起停磨区间）的影响； 对机组的调节过程（测试起始、结束时间、调节速率等）跟踪记录；机组在线调节性能测定（续） 测试结果进行历史保存，做进一步分析； 实测平均调节速率发送给动态经济调度，使动态经济调度计算符合实际情况CPS标准控制 2001年5月，为配合东北电网和华北电网联网，在华北网调AGC控制性能考核程序中，实现了在线计算CPS指标；CPS指标

30、包含各控制区域分时段、月度和年度统计，调度监视画面有各控制区小时、日CPS曲线等； 2004年底，在华北网调AGC程序中增加了适应CPS标准的控制策略； 目前，华北网调AGC仍按适应A1、A2标准的策略进行控制。华北网调控制区日CPS曲线华北电网各控制区一小时CPS曲线机组超前控制 根据超短期负荷预报结果，由动态经济调度计算AGC机组的经济基点功率。AGC机组自动跟踪动态经济调度结果，实现AGC超前控制，该项目于2005年上半年完成。 超前控制有利于改善AGC性能，可以使控制性能指标（如CPS1）提高。考虑短期负荷预报时机组调节进一步提高AGC整体运行水平几点建议 1、在保持现有AGC机组的同

31、时，在新增机组中不断推行AGC工作，投入运行可靠且调节容量、调节速率满足要求的AGC机组。目前，蒙西电网部分机组经过机炉协调改造后，投入了AGC功能。且新机组投产运行时就具备AGC功能，将对系统AGC功能的发挥起到非常重要的作用。 2、实施AGC软件功能，提高AGC控制性能 （1）把超短期负荷预测和AGC控制结合起来 通过超短期负荷预测，预知未来时段的负荷及相应的出力调整值，这样AGC可参考机组的性能及时调整出力，控制好ACE调节的基点，既能改善AGC控制性能指标，又能减少了各AGC机组的调节频率，从而真正减轻了调度人员的工作强度。 （2）优化AGC模块 蒙西电网AGC功能现没有考虑经济调度和

32、电力市场条件下的AGC需求和机组选择，因此，在电力改革不断深化的今天，研究和探索电力市场下AGC的应用已成为我们一个新的课题。 3、在技术和管理方面条件具备时，控制性能评价可尝试引入CPS1和CPS2标准 A1、A2标准的优点是：通过执行A1、A2标准，能使各控制区域ACE始终接近于零，从而保证用电负荷与发电、计划交换和实际交换之间的平衡。但A1、A2标准也有如下不足：在TBC方式下不能体现对频率质量的要求；A1标准要求ACE经常过零，从而在一些情况下增加了发电机组无谓的调节；不利于区域之间的事故支援。CPS1和CPS2标准在其它网省调已有一些应用，收到了很好的效果。值得我们学习和研究。 4、加强对