自動發電控制（AGC）在330MW機組上的運用與分析

莊述燕 吳忠強

（燕山大學，河北 秦皇島 066004）

1 引言

AGC （Automatic Generation Control ）是自動發電控制的簡稱，其控制目標是使由于負荷變動而產生的區域誤差ACE （ Area Control Error ）不斷減少直至為零。調度中心通過AGC可調整電網發電出力與電網負荷平衡，將電網頻率偏差調節到零，保持電網頻率為額定值，在控制區內分配發電出力，維持區域間聯絡線交換功率在計劃值內，在控制區內分配發電出力，降低區域運行成本。

2 概述

大唐魯北發電廠汽輪機為北京北重汽輪電機有限責任公司生產的N330-17.75 /540/540型亞臨界一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、凝汽式汽輪機，其設計參數見表1。

表1 汽輪機參數

鍋爐主設備為哈爾濱鍋爐廠有限公司根據美國ABB-CE燃燒工程公司設計制造的 HG-1018/18.58-YM23型鍋爐，該鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛自然循環汽包鍋爐，其主要參數見表2。

表2 鍋爐參數

發電機為北京北重汽輪電機有限責任公司生產的型號為 QFSN-330-2三相隱極式汽輪發電機組，其主要參數見表3。

表3 發電機參數

大唐魯北發電廠的調節系統采用上海新華控制工程公司生產的DEH-ⅢA型數字電液控制系統，它具有自動調節（轉速和負荷自動調節）、程序控制、監視、保護等方面的功能。機組熱控系統采用上海新華控制工程公司生產的 XDPS－600+型分散集中控制系統（DCS），該系統功能包括：爐膛安全監控系統(FSSS)、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）、數據采集系統（DAS）。

3 AGC功能的控制方式

3.1 AGC功能的協調方式

正常情況下，發電機組處于協調方式運行，機組的協調控制系統是用來協調汽機和鍋爐運行，負荷指令可以由ADS（自動調度系統）或操作員給出。給定的負荷指令經機組的最大、最小允許負荷限制，并且經負荷指令變化率的限制，形成最終的單元負荷指令。單元機組負荷指令，包括有目標負荷指令和實際負荷指令。目標負荷指令是電網調度中心或者是機組運行人員給出的期望機組的增、減負荷指令數值。目標負荷指令的設定，可以是電網調度中心 AGC 設定（AGC 功能投入后），也可以是運行人員通過操作終端OT 畫面手動設定。目標負荷的指令發送到機組 DCS 的機爐協調控制系統的負荷控制回路，經過負荷控制回路的一系列邏輯判斷和限幅、限速，形成機組實際運行能夠承受的負荷指令，也就是實際負荷指令。系統設計了各種運行限制的功能，共有四種運行方式可供選擇，正常運行時一般采用機爐協調方式（COORD），并選擇滑壓方式，另外根據機組的工況及系統設備的健康狀況，也可采用汽機跟隨方式（TF）、鍋爐跟隨方式（BF）或基本方式（BASE）。

3.2 AGC控制方式

在機組AGC功能實現過程中，遠動RTU為省調與電廠分散控制系統（DCS） 建立了聯絡通道。遠動RTU接受省調AGC的負荷指令控制信息，再將其送至 DCS；遠動 RTU接收 DCS送出的機組AGC投/切等狀態量，再送至省調。機組協調控制（CCS）系統的正常運行是AGC正常投運的基礎。下面僅就大唐魯北發電廠330MW 1號機組AGC功能試驗做一下分析。

4 AGC功能試驗應具備的條件

（1）機組主機及各主要輔機運行正常，機組保護全部投入，機組負荷擺動試驗合格。

（2）電網頻率正常。

（3）機組DCS系統各操作員站、工程師站、歷史站工作正常，BRC300控制器運行狀態正確、輸入輸出卡件工作正常、網絡通信正常。

（4）機組運行在協調控制（CCS）方式下。AGC控制方式處于切除狀態。

（5）機組主要調節系統（送風控制、引風控制、給水控制、除氧器水位控制、一次風控制、主汽溫控制、再熱汽溫控制等）均在自動控制方式。

（6）檢查RTU接口、上行設備及下行設備運作正常。AGC設備硬件調試良好。與省調接口信號檢查測試完成。

（7）從機組DCS系統模擬AGC投入信號，檢查遠動系統接收此信號應正確無誤；從遠動模擬輸出AGC負荷指令信號，DCS系統接收此信號應正確無誤。

（8）從中調自動化系統模擬輸出AGC負荷指令信號，DCS接收此信號應正確無誤，線性對應合格。

5 AGC功能試驗質量標準

（1）機組投入AGC功能時，目標負荷調節響應時間應小于 30s，機組實際負荷調節統計誤差不超過5MW，最大誤差不超過5MW。

（2）機組AGC功能試驗范圍165～330MW。

（3）機組AGC功能試驗每分鐘負荷變化率不低于額定負荷的1.0%，即3.3MW/min。

6 AGC功能試驗過程及分析

6.1 靜態試驗

（1）遠動RTU與電廠DCS的接口信號靜態試驗

從中調模擬輸出AGC負荷指令信號，DCS接收此信號正確無誤，誤差應小于 0.5MW；從 DCS系統模擬AGC投入等信號，遠動RTU接收此信號正確無誤,測試結果見表4。

表4 AGC負荷指令試驗數據

（2）模擬滿足AGC投切條件，AGC投切時，系統無擾動，不影響機組的安全運行。AGC投入時，模擬AGC負荷指令信號，機組負荷控制動作方向與AGC控制指令相吻合。

6.2 AGC功能試驗曲線及數據分析

圖1 AGC功能試驗曲線

大唐魯北發電廠機組AGC參數按照《山東電網機（廠）網協調技術要求（試行）》（調技[2008]106號）的要求進行設置，機組負荷變化速率為4.0MW/min，負荷上限為330MW，下限為165MW。試驗過程中，機組指令為省調度的遠方指令。通過圖1曲線可以看出：

（1）機組DCS指令跟蹤調度遠方指令良好，最大誤差為0.3MW，符合要求。

（2）在設定的負荷上下限范圍內，機組負荷出力按照要求的變化速率跟蹤調度指令良好。試驗中，遠方調度負荷指令連續變化的幅度和方向呈現隨機性，充分考驗了機組的跟蹤能力，在 300MW 以下最大跟蹤誤差3.0MW，說明了機組變化的快速性滿足有關技術要求。在 300MW 以上，最大跟蹤誤差達7.0MW。

（3）試驗過程中，表征機組穩定性的其他主要參數，如主蒸汽壓力、汽包水位、爐膛壓力、主蒸汽溫度等，變化范圍符合《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》（DL/T 774-2004）要求，機組運行穩定。

（注：①的曲線代表發電機的實發功率，從左端開始較高的曲線；②的曲線代表AGC負荷指令，從左端開始較低的曲線；③曲線代表CCS、AGC均投入，中部靠上的直線；圖1中機組實際負荷指令為320.04MW）。

7 AGC功能試驗結論

從上述試驗數據看，大唐魯北發電廠1號機組參與AGC控制時，能滿足山東調度中心關于AGC控制的各項技術要求：負荷可控范圍為165～330MW，實際負荷變化率4.0MW/min。同時機組主要參數的變化在《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程》（DL/T 774-2004）規定的范圍內，機組穩定性滿足要求。

[1]李衛華,王玉山.600MW火電機組AGC運行方式下的控制特性分析[J].華北電力技術, 2005(6).

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