自動發電控制（AGC）系統應用實例分析及優化策略探討

曹艷明，周浩杰

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都610000）

0 引言

某水電站裝機4 臺，共2 400 MW。根據電網運行狀況及國家電網西南電力調度控制分中心整體規劃，為了滿足直調電廠機組參與西南電網AGC 運行調節的要求，該電站于2017 年5 月完成站內AGC功能試驗，主要包括AGC 人機接口功能測試、單機AGC 保護功能測試、全廠AGC 保護功能測試、全廠聯合振動區計算測試、廠內開環及閉環功能測試等試驗；2017 年12 月完成西南網調聯合調試，主要包括網調開環功能測試、異常工況功能測試、網調閉環功能測試等試驗；2018 年4 月，該電站配合電網開展西南電網異步運行試驗，考察了AGC 相關功能，并針對試驗后西南網調提出的“針對安控切機電廠，在AGC 控制策略中加入安控運行策略，后期根據實際調節效果進行優化”的建議；該電站于2018年12 月完成AGC 與安控運行配合策略完善；2019年1 月該電站接入西南備調AGC 主站并完成功能聯合調試；2019 年2 月該電站AGC 投入西南網調AGC 主站運行。

1 AGC 概述

該電站AGC 系統是基于計算機監控系統實現其功能的，AGC 以全廠總有功實發值為控制目標，采用功率給定，通過控制全廠機組的有功出力來實現自動發電控制；AGC 功率給定有定值方式和曲線方式兩種。在定值方式下負荷給定值跟蹤人工輸入的數值，在曲線方式下給定值跟蹤預先設定的負荷曲線；全廠AGC 功能投入的必要條件是至少有1 臺機組投入AGC，若無機組投入AGC 功能，全廠AGC功能自動退出；AGC 有開環和閉環兩種調節模式，開環方式下AGC 調節功能不投入，僅具備運算功能。開環方式下的AGC 分配值僅具備指導作用，可作為運行參考和檢驗AGC 分配功能正常與否的判斷依據。只有在閉環方式下監控系統上位機PID 調節模塊才會采用AGC 分配值進行負荷分配和調節；AGC采用小負荷分配和等比例分配策略進行有功分配。

（1）AGC 等比例分配方式

n：n臺參與AGC 的機組

Pimax：參加AGC 的第i臺機組在當前水頭下最大出力；參加AGC 的各臺機組當前水頭下最大出力之和；

Pi：AGC 分配到第i臺參加AGC 機組的有功功率。

（2）AGC 小負荷分配方式

當相鄰兩次電網調度設值差值較小時，可選擇1 臺機組進行小負荷調整，若1 臺機組進行小負荷調整，不能滿足要求，可再增加1 臺機組參與調整。

當小負荷分配方式投入時，AGC 對滿足小負荷門檻值的負荷分配采用單獨策略：當相鄰2 次調度中心下發值差值在小負荷分配差值范圍內，可選擇1 臺機組進行小負荷調節，若1 臺機組進行小負荷調節，不能滿足要求，可再增加1 臺參與調節。若有功設定值變化超過小負荷門檻值，AGC 采用等比例分配策略：將負荷按相等比例平均分配給各機組調節，同時考慮機組耗水率、機組安控投退、振動區和機組負荷波動大小等因素。

2 AGC 與安控系統運行配合邏輯優化

2.1 該電站安控系統介紹

該電站安控系統目前與錦蘇±800 kV 特高壓直流輸電網和川電東送500 kV 特高壓交流輸電網兩個安控主系統實現聯網運行，并同時接收執行來自錦蘇直流安控系統和川電東送安控系統的聯切命令。其中，該電站錦蘇直流安控裝置作為錦屏－蘇南±800 kV 特高壓直流輸電工程送端電網安控系統及復龍-錦屏安控系統的組成部分，接收執行錦屏換流站、復龍站協控裝置發來的切機令，根據策略表切除該電站機組，具有高周切機、過載切機、失步解列功能；該電站川電東送安控裝置作為川電東送500 kV 特高壓交流輸電工程送端電網安控系統的組成部分，接收執行洪溝站發來的切機令，切除該電站機組。

2.1.1 錦蘇直流安控裝置切機原則

（1）所有的策略均執行按臺數切機，非按容量切機原則。

（2）錦蘇直流安控裝置采取按臺數切機最多可切除該電站3 臺機組（4 臺機運行時）。

（3）復龍站協控裝置可切除該電站1 臺機組。

（4）在復龍協控通道投入時，切機機組出力不得低于300 MW。

（5）正常方式下，該電站運行機組中安排1 臺計劃出力最低的機組不投切機壓板，其余運行機組投切機壓板。

2.1.2 川電東送安控裝置切機原則

（1）川電東送安控裝置最多切2 臺機。

（2）當3 臺機及以下運行時，保留1 臺機不切，投入其余運行機組的允切和出口壓板。

（3）當4 臺機運行時，保留2 臺機不切，投入其余運行機組的允切和出口壓板。

2.2 AGC 與安控運行配合邏輯優化

2.2.1 AGC 與安控運行配合策略要求

（1）并網運行機組中選擇一臺計劃出力最低的機組不投切機壓板，其余運行機組均投切機壓板。

（2）復龍-錦屏-宜賓安控系統投運方式下，投切機壓板的機組單機出力≥300 MW。

2.2.2 優化方式

（1）設置安控切機“投退”軟壓板

因安控裝置無法將機組切機壓板狀態送至監控系統，監控系統無法判斷當前機組安控切機的投退狀態，因此，在監控系統上位機內為每臺機組設置一個機組“安控投入退出標志”軟壓板，人工手動操作此壓板與安控實際壓板狀態保持一致，并將此壓板狀態送至AGC，用于負荷分配和狀態顯示；投入時，按照先投入軟壓板，后投入實際壓板的順序操作；退出時，按照先退出實際壓板，后退出軟壓板的順序操作。

（2）增加全廠“安控投入后機組最小限值啟用標志”

在全廠開關量中增加一個軟壓板（1：代表當前處于復龍-錦屏-宜賓安控系統投運方式，0：代表當前處于其他運行方式下），當軟壓板置1，由腳本自動綜合判斷，判斷條件為當前處于復龍-錦屏-宜賓安控系統投運方式下，則安控投入后機組最小限值功能啟用。

（3）增加機組“安控投入后機組最低限值”參數

為便于后期維護，設置人工設值界面。

（4）完善安控投入且啟用最小限值標志的機組的出力下限

當機組“安控投入退出標志”標記為1，且全廠“安控投入后機組最小限值啟用標志”為1，進行最小限值分配策略，即以“安控投入后機組最低限值”作為機組出力下限。

（5）完善負荷分配策略

目前該電站投入AGC 的機組只有1 臺不投切機壓板，且該機組出力應不高于其他機組，故AGC按照機組可調容量、振動區及比例分配等原則，先計算出所有可能的出力分配組合，在所有投入AGC 的機組中遍歷機組“安控投入退出標志”標記，選擇第1 個出現未投入安控的機組，篩選出該機組分配出力不高于其他機組的組合，在篩選出的組合中再按照原AGC 策略選出最優分配。

3 AGC 與一次調頻、網頻調節策略優化

3.1 AGC 與一次調頻配合策略優化

機組AGC 與一次調頻相互協調，一次調頻動作期間不閉鎖AGC，當一次調頻動作期間接收到新的AGC 調節指令后，機組執行新的AGC 指令；若在AGC 調節過程中，且一次調頻動作，則AGC 和一次調頻同時調節。

全部機組投入AGC，全廠總有功設定值不變，則AGC 分配策略不變，AGC 調節到位后，如果一次調頻動作，AGC 不進行調節。

部分機組投入AGC，如果一次調頻動作，引起全廠總有功實測值變化至0.5 倍調整死區之外，此時全廠總有功設定值不變，但機組有功實測值發生改變，則AGC 分配策略發生改變，會重新分配下發機組設定值，此時AGC 會進行調節。

3.2 AGC 與電網頻率配合策略優化

若緊急調頻下限設值與額定頻率給定門檻值下限一致，當電網頻率低于額定頻率給定門檻下限時，電網AGC 主站不下發減負荷指令，電站側不執行AGC 減負荷指令。

若緊急調頻上限設值與額定頻率給定門檻值上限一致，當電網頻率高于額定頻率給定門檻上限時，電網AGC 主站不下發加負荷指令，電站側不執行AGC 加負荷指令。

4 特殊工況下AGC 小負荷分配策略與安控系統運行配合邏輯優化

4.1 特殊工況簡介

2019 年2 月22 日15：27，調 度 下 發“西 南網調一104 通道下發遙調：全廠有功設定值（西南調度下發）操作成功，設值1 465.79”，檢查1、3、4 號 機AGC 有 功 分 配 值 分 別 為488.598 MW、488.598 MW、488.598 MW，保留機組4 號機（調節前實發值246.094 MW）穿越振動區向上調節，安控切機機組1 號機（調節前實發值593.887 MW）、3 號機（調節前實發值590.456 MW）向下調節。當1、3、4 號機AGC 有功實發值分別調整到492.525 MW、458.775 MW、510.019 MW 時（此時AGC 還未調整到位，部分機組出現超調），調度AGC 主站又下發全廠有功設定值1 477.1 MW，機組按照小負荷分配原則重新分配，此時1、3、4 號機AGC 有功分配值分別為491.200 MW、476.289 MW、509.7 MW。此特定工況下的AGC 分配方式不合理，導致保留機組4 號機所帶的負荷比安控切機機組的高，不滿足該電站AGC與安控運行策略的配合邏輯中保留機組應帶最小負荷的要求。

4.2 AGC 小負荷分配策略邏輯優化

4.2.1 原因分析

小負荷邏輯在實發值的基礎上進行增減負荷。如果出現上述工況（保留機組超調同時調度下發小負荷設定值）時，選擇其中1 臺投切機壓板機組在當前實發值的基礎上增加負荷，而其他機組包括保留機組分配值跟蹤當前實發值，從而出現了保留機組所分配的負荷高于切機壓板機組。

4.2.2 完善AGC 小負荷分配策略

將AGC 小負荷分配設定為2 種分配邏輯。

邏輯1：現有的小負荷分配邏輯，按照實發值模式的小負荷分配邏輯，邏輯如下：

（1）將 各 機 組 的 實 發 值pGENAGVC[i]-＞P 賦值給Preal[i]：

（2）在原實發值的基礎上，進行小負荷增減。將小負荷增加或減少到優先權高的機組上：

pGENAGVC[i]-＞Pgen=Preal[i]+f loattmp。

邏輯2：在設定值的基礎上進行增減負荷。邏輯如下：

（1）將各機組的分配值pGENAGVC[i]-＞Pgen 賦值給Preal[i]：

（2）在原設定值的基礎上，進行小負荷增減：

AGC 小負荷分配邏輯調用原則：首先判斷當前是否需要與安控配合，如果不需要與安控配合則執行小負荷邏輯1；如果需要與安控配合則再進行判斷，當保留機組負荷高于其他切機機組時，執行小負荷邏輯2，按照設定值模式執行，以保證保留機組分配值不高于其他切機機組，當保留機組負荷不高于其他切機機組時，下發小負荷就執行小負荷邏輯1。

5 結語

隨著電網輔助服務的加強，AGC 投運率將是重要的一項考核指標，AGC 異常運行既降低了電站自動化水平，同時又面臨被電網考核的風險。本文主要針對該電站AGC 運行期間出現的AGC 與安控系統策略配合矛盾、AGC 與一次調頻配合矛盾、在特殊工況下AGC 小負荷分配與安控系統策略配合矛盾等問題進行了策略優化研究。優化之后，該電站AGC 整體運行安全穩定，未再出現AGC 分配與其他系統策略不匹配等問題，在保障設備安全穩定運行等方面發揮了重要的作用。隨著中國電力工業的高速發展、能源結構和電力互聯方式的變化，對發電聯合控制的要求也越來越高，AGC 也將隨著工業4.0時代的到來，逐步推進和發展，后續將在AGC 策略優化方面繼續研究探索。