關于AGC系統的控制優化研究

摘 要：近年來，我國電網建設加快，對于發電廠生產運營提出了更高的要求。自動控制發電系統AGC是電廠重要的項目系統，為了滿足電網調度對AGC系統變負荷速率要求，要積極調整和改進AGC系統的協調控制功能，提高AGC系統運行的安全性和穩定性。本文分析了AGC系統控制原理，闡述了關于AGC系統的控制優化策略。

關鍵詞：AGC系統；控制優化；控制原理

隨著我國電力系統的快速發展，AGC系統被廣泛的應用在發電廠，極大地提高了發電機組的自動化水平。AGC系統通過發送AGC指令自動控制電力機組的發電負荷，根據實際的電網頻率和用電情況，自動調節機組的發電量，實現電網的發電和供電平衡，因此AGC系統的控制優化對于減小發電機組汽溫和汽壓波動有著積極的現實意義。

1 AGC系統控制原理

由于電力系統的負荷時刻都在發生變化，其變動負荷主要包括以下幾種：其一，頻率波動幅值低于0.025Hz，頻率波動周期小于10s，這種負荷周期短、幅值小，具有較大的偶然性，發電機組可通過一次調頻系統來控制該負荷；其二，頻率波動幅值在0.05～0.5Hz，波動周期在10s～120s，該頻率波動多是由氣候變化、生活或者生產引起，可通過超短期負荷預測軟件的能量管理系統來控制和調節這類頻率波動[1]。AGC系統主要是為了實現電網的實時供需平衡，保持電力系統的用電負荷和發電負荷平衡，提高電力系統運行的安全性和經濟性。AGC系統的控制功能主要包括以下幾個方面：第一，確保電網的安全、穩定運行，將對外靜交換功率和電網頻率控制在電力系統運行要求范圍內，協調各個發電廠的出力，實現最優的經濟分配；其二，合理分配各區域的發電功率，按計劃值運行區域間的凈交換功率；其三，控制發電機組，在規定的電力系統頻率范圍內，跟蹤電力系統的負荷變化，將電力頻率偏移導致標準鐘和電鐘間的時差控制在標準限值內。

AGC系統主要包括三種控制方式：功率頻率聯絡線偏差控制、定交換功率控制和定頻率控制。ACE表達式為：ACE=-10B×+，其中，是頻率偏差，Hz；是聯絡線功率偏差，MW；B是頻率響應系統MW/0.1Hz。根據該公式，AGC控制模式設置為功率頻率偏差控制模式[2]。

2 關于AGC系統的控制優化策略

2.1 實時校正系統運行特性參數

傳統的DCS控制回路的運行參數經過整定之后難以改變，當發電機組工況發生變化后，控制效果較差。通過神經網絡學習算法和AGC系統的運行要求，實時校正發電機組的各種特性參數，包括制粉系統慣性時間、中間點溫度設定曲線、機組滑壓曲線、汽耗率、燃料熱值等，并且根據AGC系統的特性參數，準確計算AGC系統反饋和前饋回路中的控制參數，使AGC系統保持在在線學習狀態，不斷逼近最優的控制目標。

2.2 優化AGC系統運行模式

傳統的DCS控制系統不區分發電機組的AGC和CCS運行方式，通過利用自動化控制技術，優化AGC系統的運行模式，采用神經網絡和智能預測算法，一方面，根據發電機組實際的電網頻率、實發功率、AGC指令等運行參數，實時預測AGC指令和EMS系統在未來一段時間內的變化趨勢；另一方面，根據發電機組的給水流量、風量、燃料量等參數，科學預測未來一段時間內的鍋爐熱功率信號，根據AGC系統和鍋爐熱功率信號的匹配度，合理調整AGC系統指令變化量。通過優化AGC系統運行模式，在確保AGC負荷正常響應條件下，減小發電機組的減溫水流量、給水流量、風量、燃料量的波動幅度，延長發電機組的使用壽命，避免爆管事故。

2.3 優化AGC系統的軟件和硬件平臺

（1）硬件平臺。AGC系統的硬件可采用SiemensS7型號的PLC平臺，配置“modbus+CPU模塊+雙冗余電源”硬件。

（2）軟件系統。基于Siemens Step7系統平臺，使用STL、SCL語言開發AGC系統的高級算法模塊，采用面向對象的封裝技術，構建AGC系統完整的組態函數庫，構建AGC系統和發電機組的優化模塊。

（3）AGC系統和DCS接口。發電機組和AGC系統通過modulus通訊軟件進行數據交換，將AGC系統和DCS控制回路融為一體，在AGC系統中擴展一個分散處理模塊DPU，實現AGC系統的優化運行。利用多種先進技術，保持正常的數據通訊，使AGC系統保持協調運行狀態，主要包括：其一，以AGC系統的心跳波代表發電機組控制系統的運行狀態，一旦AGC系統檢測到心跳波，及時向發電機組發送AGC指令；其二，AGC系統實時檢測DCS系統接收的特性參數的正確性，包括變化率、上限和下限，一旦發現特性參數超過標準值，恢復輸出控制指令，如汽機調門指令、給水指令、燃料指令等，立即切回AGC控制系統；其三，DCS側接收AGC系統的控制指令，根據當前發電機組的電力負荷，約束負荷波動上、下限，例如燃料量的最大波動上限為20t/h[3]，避免AGC系統故障導致控制指令發生大幅度變化。

2.4 優化前饋方案，提高系統調節速率

基于AGC系統的指令手動模式，DCS系統可獲得實時的負荷變化量，根據指令偏差，獲得發電機組指令前饋信息，從而改變鍋爐燃料量。對于大慣性、大滯后的控制對象，利用PD調節器進行細調，用前饋回路進行粗調，盡量完善前饋信號，一方面，根據發電機組的負荷指令變化，適當調節燃料調節器，當額定調節速率大于AGC指令平均速率時，根據前饋信息及時調節發電機組運行狀態；另一方面，當額定調節速率小于AGC指令平均速率時，適當增大前饋，提前恢復或者改變燃料量。

3 結束語

AGC系統對于發電機組的運行狀態有著直接的影響，根據電網的供電需求，要積極采取先進的技術手段，優化AGC系統運行，完善系統的各項指標，使AGC系統發揮更重要的作用。

參考文獻：

[1]陳冠宇.新自動發電控制系統模型及其控制方法研究[D].華北電力大學，2012.

[2]付鵬武.基于模型預測控制的電網AGC系統研究[D].重慶大學，2013.

[3]趙瑞鋒.互聯電網AGC的動態優化策略及其在線計算平臺研究[D].重慶大學，2013.

作者簡介：彭坤（1985—），男，貴州貴陽人，本科，研究方向：工程管理。