發電廠NCS系統的AGC過程控制分析

宋 博

(河北華電石家莊熱電有限公司，石家莊 050041)

自動發電控制(automatic generation control，AGC)屬于能量管理系統EMS 中的重要功能，其控制調頻發電機組的總出力來滿足動態電力用戶的需求，保障電網經濟穩定運行。發電廠AGC 調控是一套繁瑣的控制鏈，從中調下發AGC 指令開始到發電機實發功率完成指令值結束。這之間環節眾多，不論哪個環節出現延遲或者故障，都會對最終完成指令的響應速度及調節精度產生影響。

1 概述

發電廠AGC 調節現狀為省調下發AGC 調節命令通過調度數據網接入電廠NCS 系統遠動主機，再通過遠動主機下發給AGC 管理單元輸出4-20 mA模擬量，通過控制電纜傳輸至DCS 系統。相應DCS實時將調節后發電機的實際功率上送至AGC 管理單元，通過NCS 系統遠動主機規約轉換后再由調度數調網上傳至省調AGC 系統，完成一次AGC 的調控過程，如圖1所示。

圖1 AGC 的調控過程

2013年省調自動化處新調度主站投入運行，新主站投運后發現，AGC 遙調數據信號出現“丟失”(DCS 側收不到調節指令)。省調自動化處根據《華北區域發電廠并網運行管理實施細則》和《華北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》對不滿足AGC 調節指標的發電廠進行考核。

從AGC 指令下發，到NCS 輸出發電機調節功率指令值，由指令值再到發電機實發功率實時值上送，這個部分傳輸過程是沒有監控記錄的，這部分監控的缺失無益于后期的問題分析、處理、解決。

2 存在的問題分析

2.1 NCS 遠動工作站主機通信規約

遠動系統主機收到遙調命令后下發給AGC 調節控制模塊過程中，AGC 控制輸出的邏輯是嚴謹可靠的。遙調命令通過遠動裝置從底層返校核對無誤后，進入目標值遙調確認環節，不會出現命令丟失而不返校的現象。進一步分析發現省調新調度主站AGC 遙調命令只下發一次，且遙調指令不保持。如果指令在傳輸過程中出現誤碼中斷等故障，這樣將造成命令“丟失”的概率升高。一旦出現遙調指令“丟失”，省調新調度主站則不具備命令重發機制，將會出現AGC 響應時間與響應速度不合格。此現象在遙調指令下發不頻繁時，就會嚴重影響AGC 考核指標(指令影響的百分比升高，如一天僅下發一次調節指令，且指令“丟失”，則當天的不合格率就是100%)。對比原省調主站系統AGC 調節指令15 s 發一次并指令一直保持，即便是在指令傳輸過程中偶爾出現丟失，延時15 s 后重新接收原保持的指令，對AGC 響應時間影響較小。

2.2 NCS 系統AGC 調節命令監測

AGC 控制是一個繁瑣的控制鏈，省調調度下發遙調命令給省調自動化機房AGC 控制系統，通過調度數據網加密傳輸至發電廠通信控制室交換機，通過網線連接到NCS 主機。整個數據傳輸過程中出現數據丟包及網絡中斷等都無法控制與發現。調度下發的命令無誤的傳輸到遠動系統，遠動系統再無誤的將遙調命令輸出到了DCS 系統，火電廠機爐協調控制系統、汽輪機調節與鍋爐自動控制系統的調節部分必須保證無誤，一次遙調命令才算下發成功，這個閉環控制鏈不論哪個環節出現問題，都會造成AGC 調節控制時間超時。

發電廠無法記錄省調下發的實時數據，也沒有送出的歷史數據記錄供現場分析。當出現中調指令下發過程通信誤碼及數據網中斷造成的數據遺失、發電廠NCS 自動化系統接收輸出過程遺失及延遲、DCS 系統收到AGC 指令調節過程延遲等，上述3 種AGC 指令調節失敗后，只有被動監視在同一個時刻同一個通信口看到同時記錄的數據，作為與省調自動化在出現故障時分析故障原因的依據。出現問題無法分析確定故障原因及故障點，這種狀態不利于問題的及時排除，更不利于電網系統的經濟、穩定運行。

3 改造方案

3.1 通信規約軟件升級

為適應新系統的運行方式，保證AGC 投入后的可靠穩定運行，對NCS 遠動工作站主機通信規約軟件升級，升級技術要求如下。

a.增加AGC 調節指令保持功能。在收到省調遙調指令后保持，每隔10 s 再次下發給AGC 調節控制模塊，直到有新指令更替老指令并繼續保持，保證指令不會丟失，按省調AGC 遙調要求1 min 內調節4.4 MW 為合格標準，滿足AGC 穩定運行要求。

b.接收省調遙調指令過程中增加防誤功能。通過對指令值進行反送，這樣在指令接收端完善了AGC 指令傳輸過程的完整性，從而保障省調下發指令的可靠無誤。

3.2 增加AGC 數據調節命令在線監測系統

為解決上述問題就必須在電廠NCS 系統主機側安裝一套AGC 數據監控系統。對省調下發的規約指令值及NCS 系統輸出至DCS 的模擬量調節值進行同時采集，并將實時數據就地顯示與保存，這樣在出現故障時可將故障時間及現象記錄在系統內，可及時發現，盡早解決問題，提高AGC 考核合格率，為申請免考核提供依據。此系統由一臺工控機顯示器及監控軟件和數據采集模塊等組成，可實現如下功能。

a.通過AGC 在線檢測系統網絡接口，在線監測中調下發的AGC 遙調命令，并將命令值帶時標保存進歷史數據庫。

b.通過模擬量采集模塊采集NCS 輸出的4-20 mA 遙調命令值，并帶時標保存顯示。

c.通過模擬量采集模塊采集DCS 輸出的4-20 mA 發電機調整后的實發值，并帶時標保存顯示。

d.通過與衛星同步時鐘的接口，與電網系統時間統一，并為實時記錄數據提供標準時標。

e.每臺發電機所有3 個點的數據全部按數據庫格式帶時標保存顯示，并保證每秒一個采集點的軌跡運算，并可實時顯示曲線及歷史曲線瀏覽。全部采集數據可按天保存，以備事故查詢分析。

f.AGC 調整時間報警，通過設定調節過程時間值(省中調AGC 調控考核時間)，實現就地告警，并保存告警信息。

4 改造效果

NCS 系統AGC 調節命令在線監測裝置的成功投運，對省調下發的規約指令值及輸出的模擬量(到DCS 的調節值)同時采集實時數據(帶有時標)進行顯示和保存，這樣在出現故障時可將故障時間及現象記錄在系統內，可及時發現，盡早解決問題，保證了AGC 經濟、穩定運行的要求，從而提高了機組經濟運行水平，保障了電網的穩定運行。

5 結束語

通過AGC 在線監測系統的運行，對電廠自動化系統傳輸AGC 控制過程的3 個過程段數據進行監測，保證了電廠AGC 功能在正常工作期間實時監測省調AGC 通信狀況，并可實時在線監視所有AGC調控數據狀態，在發電機調控過程中一旦有故障還可及時分析處理故障點，有利于完成省調AGC 調控的考核，從而保證了發電廠AGC 長期穩定運行和經濟運行的要求。